以烏魯木齊地鐵隧道穿越西山活動(dòng)逆斷層工程為例,建立三維彈塑性有限元模型.首先模擬分析了逆斷層錯(cuò)動(dòng)作用下隧道二次襯砌塑性應(yīng)變發(fā)展過(guò)程,拉壓損傷因子、剪切應(yīng)變的橫向及縱向分布規(guī)律,計(jì)算了混凝土的裂縫寬度;其次研究了不同錯(cuò)動(dòng)位移、隧道底部距圍巖交界面不同垂直距離及不同破碎帶寬度的結(jié)構(gòu)損傷規(guī)律,最后進(jìn)行了設(shè)置柔性接頭的減災(zāi)效果研究.結(jié)果表明:二次襯砌結(jié)構(gòu)破壞首先出現(xiàn)在拱頂;然后是拱底,最后在拱腰處累積.破裂面附近拱腰處發(fā)生拉壓剪的共同破壞;遠(yuǎn)離破裂面上盤(pán)拱頂,破碎帶拱底處發(fā)生受拉破壞;遠(yuǎn)離破裂面上盤(pán)拱底,破碎帶拱頂處發(fā)生受壓破壞.基于混凝土裂縫得到隧道拉裂破壞的嚴(yán)重與輕微受損區(qū)分別為10 m和30 m.錯(cuò)動(dòng)位移越大,結(jié)構(gòu)受損越嚴(yán)重;隧道底部距圍巖交界面垂直距離越大,土層越厚,耗散能量越多,結(jié)構(gòu)受損越輕;破碎帶寬度越大,隧道破壞越嚴(yán)重,當(dāng)破碎帶寬度達(dá)到26 m時(shí),破碎帶寬度對(duì)隧道的影響基本保持穩(wěn)定.設(shè)置柔性接頭可以顯著降低結(jié)構(gòu)的損傷,基本滿足在設(shè)防錯(cuò)動(dòng)位移下的設(shè)計(jì)要求. 

【文章來(lái)源】：湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,47(07)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

地質(zhì)剖面簡(jiǎn)圖

取斷層破碎帶前后各100 m范圍內(nèi)建立計(jì)算模型，模型長(zhǎng)×寬×高為252 m×68 m×60 m，隧道埋深為12 m，斷層傾角為45°，隧道直徑為6.7 m，模型網(wǎng)格劃分見(jiàn)圖2，隧道結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式襯砌，縱向劃分126份網(wǎng)格，網(wǎng)格縱向間距為2 m.土體假設(shè)為理想彈塑性材料，采用摩爾庫(kù)倫屈服準(zhǔn)則，各土層參數(shù)見(jiàn)表1，襯砌結(jié)構(gòu)采用ABAQUS中的塑性損傷模型，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[18]的規(guī)定，定義襯砌混凝土彈塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，初期支護(hù)與二次襯砌結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)表2.初期支護(hù)厚0.35 m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C45；二次襯砌厚0.25 m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50.考慮隧道與土體之間的摩擦，其接觸面設(shè)置罰摩擦，摩擦系數(shù)取為0.4[19].模擬分析分為三步：初始地應(yīng)力平衡-隧道開(kāi)挖-施加斷層位移，在前兩個(gè)步驟中，模型底部及側(cè)邊界施加法向約束，上部邊界為自由邊界，在最后一個(gè)步驟中，由于逆斷層錯(cuò)動(dòng)為上盤(pán)相對(duì)下盤(pán)作向上運(yùn)動(dòng)，因此為實(shí)現(xiàn)逆斷層錯(cuò)動(dòng)過(guò)程，釋放上盤(pán)底部及側(cè)邊界法向約束，并在相應(yīng)的位置上施加位移荷載以模擬斷層錯(cuò)動(dòng)，位移加載邊界條件見(jiàn)圖3.圖3 斷層錯(cuò)動(dòng)加載邊界

斷層錯(cuò)動(dòng)加載邊界

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3332178