断层破碎带内隧道纵向受荷特征和变形分析 

颉永斌１，２，董建华＊１，２ 

（１．兰州理工大学 甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室，甘肃 兰州 ７３００５０； ２．兰州理工大学 西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心，甘肃 兰州 ７３００５０）

摘要：为了探究断层破碎带处隧道沿纵向的变形和受力特征，首先基于筒仓理论和地层应力分布特 征，考虑断层破碎带的几何特征和围岩特性，建立了断层破碎带内隧道纵向荷载简化计算模型，并 利用应力传递原理进行了求解；其次将隧道简化为破碎带纵向荷载作用下的弹性地基梁，利用有限 差分理论计算了破碎带纵向荷载作用下的隧道变形和受力特征。开展了相应的数值模拟和室内模 型试验，结合试验数据和数值计算结果对理论模型进行了验证，并分析了埋深、破碎带宽度和倾角 变化对隧道纵向变形和受力的影响。结果表明：①埋深越大，破碎带内纵向荷载越大，但纵向荷载 的增长速率越小，隧道在上下盘与破碎带交界面附近的剪力和弯矩差值越小；②破碎带宽度越大， 纵向荷载整体越大，隧道在上下盘与破碎带交界面附近的剪力和弯矩差值越大，最大变形位置越接 近于下盘和破碎带交界面；③破碎带倾角越大，纵向荷载越接近于均布，上下盘和破碎带交界面附 近变形和受力越趋于对称。 

关键词：隧道工程；断层破碎带；模型试验；纵向变形；应力传递原理；数值模拟

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