Analysis of Influence of Parameters of Reducing Measures on the Effect of Reducing Dislocation on Tunnels Crossing Stick-slip Faults
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摘要: 为提高黏滑断层隧道的结构安全性和稳定性，对黏滑断层隧道设置不同缝宽减错缝、不同刚度减错层的减错效果进行研究。研究结果表明：断层黏滑错动对上盘隧道的影响远大于下盘；减错缝对上盘部分隧道结构的减错效果优于下盘，其中上盘减错效果最大为24.50%，下盘减错效果最大为9.26%；减错层对下盘部分隧道结构的减错效果略优于上盘，其中下盘减错效果最大为105.32%，上盘减错效果最大为78.07%；随着减错缝宽度的增加，隧道上盘减错效果变好，下盘缝宽10—15cm减错效果最好；随着减错层弹性模量的增加，隧道上下盘减错效果降低，当减错层弹性模量增加到一定程度（约100MPa），减错效果趋于稳定。研究成果可为黏滑断层隧道的减错结构设计及施工提供参考。Abstract: In order to improve the safety and stability of tunnels structure with crossing stick-slip fault, we study the technology on the effect of reducing dislocation by setting different width of reducing dislocation gap and different stiffness of reducing dislocation layer on tunnels with crossing stick-slip fault. The results shows that, the effect of stick-slip fracture movement on hanging wall is larger than that on footwall; the reducing dislocation effect of reducing dislocation joints on the hanging wall of tunnel structure is better than that on footwall, which the maximum effect of the hanging wall is 24.50% and the maximum of the footwall is 9.26%. The reducing dislocation effect of reducing dislocation layer on the footwall of tunnel structure is slightly better than that on hanging wall, which the maximum effect of the footwall is 105.32% and the maximum effect of the hanging wall is 78.07%. With the increase of the width of the reducing dislocation gap, the reducing dislocation effect of the hanging wall is better improved, and the footwall width of 10~15cm is mostly improved. With the increase of the elastic modulus of the reducing dislocation layer, the reducing dislocation effect of the tunnel is reduced, and when the elastic modulus of the reducing dislocation layer is increased to a certain extent (about 100MPa), the reduction dislocation effect tends to be stable. The research results can provide a reference for the structural design and construction of reducing dislocation on the tunnel with crossing stick-slip faults.
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图 1 龙溪隧道黏滑断层段隧道整体垮塌
Figure 1. Collapse of stick-slip fracture section in Longxi tunnel
表 1 计算模型参数
Table 1. Parameters of calculation model
参数 重度/kN·m-3 弹性模量/MPa 泊松比 黏聚力/MPa 内摩擦角/° 围岩 20 15000 0.40 0.10 24 C25喷射混凝土 22 23000 0.20 C25模注混凝土 25 28000 0.20 减错缝 6 10 0.45 减错层 10 0—2000 0.45 
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表 2 计算工况
Table 2. Calculation condition
工况 计算内容 备注 1 无减错措施 2 施设减错缝 缝宽分别为：5cm、10cm、15cm、20cm 3 施设减错层 弹模分别为：2.5MPa、5MPa、10MPa、20MPa、50MPa、100MPa、200MPa、500MPa、1000MPa、2000MPa
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表 3 监测断面最大轴力（单位：kN）
Table 3. Maximum axial force of monitoring section (unit: kN)
工况 距断层距离/m -22 -10 -2 2 10 22 34 无减错措施 -6468 -9754 -14884 -13376 -13341 -9551 -3702 缝宽10cm -5917 -9133 -14857 -13395 -12558 -8646 -3153 注：距断层距离正值为上盘，负值为下盘，其它同理。
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表 4 监测断面最大弯矩（单位：kN·m）
Table 4. Maximum bending moment of monitoring section (unit: kN·m)
工况 距断层距离/m -22 -10 -2 2 10 22 34 无减错措施 -60.2 -142.1 -217.6 -185.0 -121.9 -45.1 -126.7 缝宽10cm -61.3 -140.2 276.1 -200.5 -127.7 48.5 -116.6
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表 5 监测断面最小安全系数
Table 5. Minimum safety factor of monitoring section
工况 距断层距离/m -22 -10 -2 2 10 22 34 无减错措施 1.933 1.282 0.840 0.935 0.937 1.309 3.377 缝宽10cm 2.112 1.326 0.841 0.933 0.995 1.446 3.964
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表 6 监测断面最大轴力（单位：kN）
Table 6. Maximum axial force of monitoring section (unit: kN)
工况 距断层距离/m -21 -11 -2 2 11 21 32 无减错措施 -6515 -10663 -17049 -14062 -12114 -7572 -3777 减错层弹模（2.5MPa） -5557 -7014 -8375 -8981 -8490 -6154 -3788
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表 7 监测断面最大弯矩（单位：kN·m）
Table 7. Maximum bending moment of monitoring section (unit: kN·m)
工况 距断层距离/m -21 -11 -2 2 11 21 32 无减错措施 -78.5 -155.9 -218 -187.2 -100.3 -46.8 -35.9 减错层弹模（2.5MPa） -173.4 -269 -254.1 -217.1 -108.0 -59.3 -42.7
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表 8 监测断面最小安全系数
Table 8. Minimum safety factor of monitoring section
工况 距断层距离/m -21 -11 -2 2 11 21 32 无减错措施 1.919 1.172 0.733 0.889 1.032 1.651 3.310 减错层弹模（2.5MPa） 2.455 1.798 1.505 1.583 1.592 2.031 3.399
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崔光耀, 王明年, 于丽等, 2013a.汶川地震断层破碎带段隧道结构震害分析及震害机理研究.土木工程学报, 46(11):122-127. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TMGC201311019.htm 崔光耀, 王明年, 于丽等, 2013b.断裂黏滑隧道减震缝减震技术模型试验研究.岩石力学与工程学报, 32(8):1603-1609. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/yslxygcxb201308012 崔光耀, 王明年, 于丽等, 2013c.穿越黏滑错动断层隧道减震层减震技术模型试验研究.岩土工程学报, 35(9):1753-1758. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC201309030.htm 高孟潭, 周本刚, 潘华, 2008."5·12"汶川特大地震灾害特点及其防灾启示.震灾防御技术, 3(3):209-215. doi: 10.3969/j.issn.1673-5722.2008.03.001 何川, 李林, 张景等, 2014.隧道穿越断层破碎带震害机理研究.岩土工程学报, 36(3):427-434. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/csjsllyj2015162228 蒋建平, 章杨松, 2011.正断层倾角变化对其下盘隧道围岩影响的研究.采矿与安全工程学报, 28(4):596-601. doi: 10.3969/j.issn.1673-3363.2011.04.018 李学峰, 代志萍, 谷雪影等, 2014.活断层错动位移下变形缝间距对隧道内力的影响.隧道建设, 34(3):237-242. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/sdjs201403013 刘学增, 王熙霖, 林亮伦, 2014.60°倾角正断层黏滑错动对山岭隧道影响的试验研究.土木工程学报, 47(2):121-128. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TMGC201402016.htm 李玉江, 陈连旺, 杨树新, 2013.基于应变能变化的芦山强震同震效应的数值模拟.震灾防御技术, 8(4):361-369. doi: 10.3969/j.issn.1673-5722.2013.04.003 四川省交通厅公路规划勘察设计研究院, 2008.5·12汶川地震灾区高速公路和国省干线公路恢复重建工程调查、检测、评估.成都: 四川省交通厅公路规划勘察设计研究院. 王帅帅, 高波, 2016.隧道设置减震层减震机制研究.岩石力学与工程学报, 35(3):592-603. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX201603016.htm 信春雷, 高波, 王英学等, 2015.跨断层隧道可变形抗减震措施振动台试验研究.岩土力学, 36(4):1041-1049. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ytlx201504019 熊炜, 范文, 彭建兵等, 2010.正断层活动对公路山岭隧道工程影响的数值分析.岩石力学与工程学报, 29(S1):2845-2852. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/yslxygcxb2010z1037 于海英, 王栋, 杨永强等, 2008.汶川8.0级地震强震动特征初步分析.震灾防御技术, 3(4):321-336. doi: 10.3969/j.issn.1673-5722.2008.04.001 张理平, 杨小明, 朱海琴等, 2017.断层倾角与相对位置对隧道衬砌地震动力响应的影响分析.南昌工程学院学报, 36(1):46-50, 89. doi: 10.3969/j.issn.1006-4869.2017.01.012 赵伯明, 刘洋, 2009.断层错动对隧道的影响分析.华南地震, 29(1):33-41. doi: 10.3969/j.issn.1001-8662.2009.01.005 中华人民共和国交通部, 2004.JTG D70-2004公路隧道设计规范.北京: 人民交通出版社. -
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