岩土力学 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (8): 3037-3044.doi: 10.16285/j.rsm.2018.1225

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

正断层黏滑错动对地铁隧道结构影响 的模型试验研究

孙飞,张志强,易志伟   

  1. 西南交通大学 交通隧道工程教育部重点实验室,四川 成都 610031
  • 收稿日期:2018-07-11 出版日期:2019-08-12 发布日期:2019-08-25
  • 通讯作者: 张志强,男,1968年生,出站博士后,教授,博导,主要从事隧道工程和岩土工程方面的研究与教学工作。E-mail: clarkchang68@163.com E-mail:sfwbwsfz@163.com
  • 作者简介:孙飞,男,1991年生,博士研究生,主要从事隧道与地下工程方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划(No. 2016YFC0802202);四川省科技计划项目(No. 2019YFG0460);国家自然科学基金(No. 51878572,No. 51478396);新疆维吾尔自治区科技计划项目(No. 2013-1)

Model experimental study of the influence of normal fault with stick-slip dislocation on subway tunnel structure

SUN Fei, ZHANG Zhi-qiang, YI Zhi-wei   

  1. Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering of Ministry of Education, Southwest Jiaotong University, Chengdu, Sichuan 610031, China
  • Received:2018-07-11 Online:2019-08-12 Published:2019-08-25
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key R&D Program of China (2016YFC0802202), the Sichuan Science and Technology Program (2019YFG0460), the National Natural Science Foundation of China (51878572, 51478396) and the Xinjiang Uygur Autonomous Region Science and Technology Project (2013-1).

摘要: 以乌鲁木齐市轨道交通1号线地铁区间隧道穿越九家湾断层为工程依托,开展地铁隧道分段式衬砌结构穿越倾角60°正断层的大型剪切错动模型试验,对断层错动模拟过程中的隧道结构变形、应变分布特征、围岩压力、开裂形态等关键力学特征进行监测分析,获得了正断层黏滑错动下的隧道结构响应规律。研究结果表明:(1)正断层黏滑错动影响下,断层面处的隧道拱脚处于压剪状态,断层面附近的上盘仰拱及下盘拱顶处于纵断面内的受拉状态,断层面两侧较大范围内的隧道仰拱内侧及墙脚外侧处于横断面内的大偏心受力状态;(2)断层错动后,隧道开裂破坏形态主要包括斜裂缝、纵向裂缝及环向裂缝;(3)正断层黏滑错动达到7.0 cm(相当于实际错动量1.75 m)后,上盘隧道结构的破坏范围为4.2D(D为隧道跨度),下盘破坏范围为2.4D,上盘破坏范围明显大于下盘。

关键词: 正断层, 黏滑错动, 地铁隧道, 模型试验, 破坏范围

Abstract: Considering the subway tunnel of Urumqi Metro Line 1 crossing a fault in Jiujiawan, a largescale shear dislocation model test was designed for crossing a normal fault with 60 degree in the segmental lining structure of subway tunnel. Through monitoring and analyzing the key mechanical characteristics of tunnel structure deformation, strain distribution, surrounding rock stress and cracking in the process of fault dislocation simulation, the response law of normal fault with stick-slip dislocation on the tunnel structure was obtained. The results show: 1) Under the influence of normal fault with stick-slip dislocation, the arch springing in the fault is in compression and shear state , while hanging wall arch and footwall vault near the fault are in tensile state of the longitudinal section, and the inner side of the arch and the outside of the wall on both sides of the fault are in the large eccentricity stress state in the cross section. 2) The failure modes of tunnel include oblique crack, longitudinal crack and circumferential crack after the fault dislocation. 3) After stick-slip dislocation reaches 7.0 cm in the normal fault (equivalent to the actual dislocation 1.75 m), the damage zone of the hanging wall tunnel structure is 4.2D (D is the tunnel span), the damage zone of the footwall is 2.4D, and the damage zone of the hanging wall is obviously larger than the footwall.

Key words: normal fault, stick-slip movement, subway tunnel, model test, failure zone

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