强震作用下穿越断层隧道围岩力学响应研究.pdfVIP

JournalofEngineeringGeology 工程地质学报 1004—9665／2013／21(2)一0171—11 强震作用下穿越断层隧道 围岩力学响应研究木 杨志华① 兰恒星① 张永双② 李郎平① 熊探宇② (①中国科学院地理科学与资源研究所 北京 100101) (②中国地质科学院地质力学研究所 北京 100081) 摘 要 通常情况下，地下工程震害比地面建筑物震害较轻，但是在强震条件下，地下工程震害依然突出。2008年5·12汶川 大地震 (M 8．0)对地下工程造成了巨大破坏，尤其是穿越构造断裂带的铁路、公路隧道。本文采用三维离散元 (3DEC)动力分 析方法和实测汶JlI地震动记录，模拟研究了穿越断层的成兰铁路邓家坪隧道围岩在强震和断层共同作用下的动力响应过程。 经过与实地调查的JLJll一映秀断裂带地表破裂情况对 比验证 ，模拟结果具有较高的可信度。结果表 明：地震动荷载 、断层等 因素的共同作用改变了隧道围岩中的初始应力分布，进而引起断层附近隧道围岩应力累积 、应力集中，最终导致了具有高度 复杂性的渐进性断层破裂过程和隧道围岩破坏过程，这个过程可以定性地划分为5个主要阶段 ：弹性应力集中阶段 、破裂起始 阶段、破裂加速阶段 、稳定破裂阶段和破裂逐渐停止阶段。本研究将有助于深刻认识在强震和断层共同作用下的隧道围岩动 力响应过程，并对隧道安全性评价具有重大意义。 关键词 隧道 强震 断层 渐进破坏过程 三维离散元 中图分类号1TU45 文献标识码 ：A RoCK DYNAM IC RESPoNSE oF RAILW AY TUNNEL TRAVERSING THRoUGH FAULTUNDERSTRoNGEARTHQUAKE YANG Zhihua① LAN Hengxing① ZHANG Yongshuang② LILangping① XIONG Tanyu② ((~InstituteofGeographicSciencesandNaturalResourcesResearch，ChineseAcademy Sciences，Beifing lOOlO1) (~(InstituteofGeomechanics，ChineseAcademyofGeologicalSciences，Bering 100081) Abstract Usually，theearthquake—induceddamagetoundergroundstructuresislighterthan thattoabove—ground structures．But，underthecondition ofstrongearthquakesandfaults，theearthquake—induced damagetounder— groundstructuresisstillconsiderablyserious．OnMay12，2008，W enchuanearthquakewithamagnitudeofMs8．0 in Sichuanprovince，Chinacausedtremendousdamagetoundergroundstructures，especiallythetunnelsofrailways androadsthattraverseactivefaults．DengjiapingtunnelofCheng—LanRailway(ChengdutoLanzhou，inChina) traversesthecentralfaultbeltinL0ngmenshanzonewithcomplexgeologicalconditionsanddevelopedactivefaults． Thisstudyusesdynamicmoduleof3DimensionalDiscreteElementCode(3DEC)andaccelerationhistoriesof WenchuanearthquakeinQingpingstationtoinvestigatethedynamicresponseprocessofDengjiapingtunnelunder thecombinedeffectsofstrongearthquakeandfault．Verifiedby comparingthegroundmotionoffield surveyand modelingresuhs，themodelingresultshavehighreliability．Themodelingresultsshow thatthecombin