断层错动对岩石隧道影响的振动台试验研究

• 作 者: 徐诗蒙
• 出 处: 南京工业大学
• 发表日期: 2015年01期
• 关键词: 隧道 断层 围岩 振动台试验 隧道刚度

伴随大规模基础设施建设的开展,隧道等地下工程需要穿越断层的情况已成为一种常态。由此断层所引发的工程问题也日渐普遍,其研究也越来越引起人们的关注。针对强震作用下隧道工程不断受到断层错动严重破坏的实际,论文开展了地震作用下活化断层之隧道工程效应的振动台试验研究。取得了富有创新性的研究结果：(1)验证了在几何相似比为100的情况下,铁晶砂胶结材料用于模拟围岩性态的可行性。该材料容重高,易于模型与原型之间相似比的换算；其弹性模量和抗压/拉强度较低,同时能较好地模拟出实际岩体的脆性特征。(2)断层倾角和断层上下盘对围岩的工程性态有着重要的影响。试验模拟隧道穿越300、450和600倾角的断层,发现当断层倾角为450时围岩对输入波的动力反应最大,断层倾角为300时围岩对输入波的动力反应次之,断层倾角为600时围岩对输入波的动力反应最小。通过对围岩上下盘加速度数据和隧道表面应变数据分析,发现同一深度处上盘围岩加速度峰值为下盘围岩加速度峰值的2.2～2.5倍；断层上盘隧道受围岩压力比下盘大。说明下盘围岩相对于上盘围岩受地震震动影响较小。(3)围岩对不同加载地震波有着不同的响应。通过分析在Kobe波和El-Centro波作用下围岩的加速度反应峰值,发现随着两种地震波地震幅值的不断增大,围岩各点的加速度峰值不断增大；在地面以下同一位置处,在El-Centro波作用下的围岩加速度峰值为在Kobe波作用下的2.5～3.5倍。说明El-Centro波对围岩的扰动比Kobe波大。(4)通过分析断层上盘隧道应变随地震波幅值的增大而变化的趋势,发现随着地震波幅值的增大,隧道上下表面应变不断增大,通过分析不同刚度隧道上下表面的应变数据,发现刚度较大的隧道所受应变较小且随着离断层水平距离越大,断层上盘一侧隧道表面应变呈现出先增后降的趋势。