正断层活动对公路山岭隧道工程影响的数值分析

摘要

根据渭河盆地正断层的结构特征及活动形式，采用有限元方法模拟正断层环境下公路山岭隧道衬砌的受力变形，针对断层错动量、断层倾角、隧道埋深以及隧道与断层的交角4个主要因素分别进行组合计算，并由此归纳出衬砌的破坏模式。结果表明4个因素对衬砌受力变形影响的敏感性依次减弱，在断层裂缝两侧各40m的范围内是受力变形的集中位置，且当断层倾角小于50°时衬砌的受力类似于一端固定的悬臂梁。通过对衬砌的相对沉降量、纵向应力及剪应力的分析计算，将衬砌的主要破坏模式分为3类：在大纵向应力作用下，以拉张破坏为主、挤压破坏为辅的拉张-挤压型破坏，在大剪应力作用下发生的直接剪断型破坏，以及拉张-挤压与剪切结合的破坏形式。