新桐子岭隧道跨断层段抗震设防及抗震措施研究

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跨断层破碎带隧道围岩过渡段是震害多发位置,针对跨断层隧道的抗震设防一直是隧道建设过程中不得不面对的重难点问题,研究跨断层隧道围岩过渡段的动力响应特性,可以为隧道抗震设防提供一定的参考。因此,本文依托重庆市教委科学技术研究项目(KJ1500534),基于动力有限差分法对跨断层隧道的动力响应特性及抗震设防等问题进行了研究,得到了在不同地质条件下跨断层隧道的抗震设防范围,研究成果如下:(1)利用FLAC3D软件建立数值模拟模型,分析了断层破碎带两侧不同岩体刚度衬砌的速度、位移、应力及内力的动力响应规律。计算结果表明:断层破碎带对隧道衬砌结构的速度、位移、应力及衬砌内力有明显的放大作用;断层破碎带两侧岩体刚度差异性越大,放大效应越明显,但在数值上并未超过差异性较小的岩体,说明断层破碎带岩体刚度的大小对破碎带衬砌的动力响应有一定的约束作用,在一定程度上降低了断层破碎带处岩体的动力响应特性。(2)断层破碎带两侧不同围岩刚度总体呈现出两侧岩体刚度越大,断层破碎带两侧设防范围越小,断层破碎带宽度的增加对断层两侧抗震设防范围影响较小。以本文的依托工程为例,断层破碎带两侧岩体刚度比为2和4时,两侧的抗震设防范围应集中在16~20m范围内;断层破碎带两侧岩体刚度比为8和16时,两侧的抗震设防范围应集中在12~16m范围内。(3)针对注浆加固围岩、改变衬砌刚度两种施工中常采用的抗震措施,分析了不同抗震措施的动力规律及抗震效果。研究表明:注浆层厚度的增加衬砌的速度、位移、应力及内力都大幅度减小,随着注浆层厚度的增加减小的幅度逐渐减小,从施工经济性的角度注浆层厚度并不是越厚越好;随着衬砌刚度的增大衬砌的速度、应力、内力明显的增大,但位移有所降低。通过衬砌内力分析可知:衬砌刚度并不是越大越好,应根据具体的工程地质条件具体分析。(4)依托工程新桐子岭隧道断层段抗震设防满足现有抗震设防规范要求。
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