断层蠕滑错动作用下隧道衬砌损伤开裂研究及柔性连接抗错断措施桥梁与隧道工程专业论文.docxVIP

西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： (1)建立了围岩．断层破碎带．隧道的断层蠕滑错动三维有限元分析模型，分别在 不同断层错动距离，不同断层倾角等不同的断层错动条件下，应用扩展有限元原理， 研究了断层错动距离、断层倾角与隧道衬砌开裂力学行为以及裂缝扩展的关系。 (2)建立了围岩一断层破碎带．柔性连接隧道的断层蠕滑错动三维有限元分析模型， 分别分析了柔性连接隧道的开裂力学行为。揭示了柔型连接结构能有效减少与减小穿 越断层破碎带隧道由错断产生的裂缝。 (3)建立了柔性连接隧道模型及其衬砌损伤模型，分析了蠕滑错动作用下的衬砌 损伤，探明了柔型连接能显著地降低断层蠕滑错动对于隧道的损伤。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 学位论文作者签名： 龛坦 日期： H心．2，‘ 万方数据 西南交通大学硕士研究生学位论文 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1页 摘 要 断层作为一种地质构造在我国西部地区广泛分布，近年来，随着西部山区地区隧 道工程的大量建设，因此断层问题经常在工程建设中遇到，断层蠕滑错动产生的永久 变形很容易对隧道结构产生损害，使隧道结构产生开裂，甚至破坏隧道结构。鉴于此， 本文在前人研究的基础上，以存在穿越断层情况较多的高黎贡山山区隧道作为背景， 基于非线性有限元计算理论，建立了围岩．断层破碎带．隧道的断层蠕滑错动三维有限元 分析模型，分别在不同断层错动距离，不同断层倾角等不同的断层错动条件下，应用 扩展有限元原理，以研究衬砌的开裂力学行为。同时，确定一种倾角与一定错动距离 的条件，建立了同等条件不同长度的衬砌节段之间设置柔性连接的隧道结构，分析采 用这种措施对于隧道结构衬砌结构的损伤以及开裂的影响，评价该抗错断措施的效果。 基于上述分析，本文研究结论如下： (1)断层错动距离，断层倾角对穿越其中的隧道衬砌结构会产生较大影响。其中 包括衬砌纵向不同部位、同一截面不同位置处的应力、位移、开裂程度、裂缝长度、 裂缝开度等。 (2)柔型连接对于穿越断层隧道的抗错断能力具有明显的提高。在一定长度内， 减小隧道节段长度，增加柔性连接数量，能有效的改善衬砌上应力的分布与幅值，较 大程度的吸收隧道的位移变形，有效降低隧道衬砌局部的位错及开裂能量的积累，从 而极大程度的减少裂缝的长度以及裂缝开度，甚至使得裂缝局部化，分散化。 (3)柔型连接能显著地降低断层蠕滑错动对于隧道的损伤。隧道衬砌中柔性连接 的设置，可以减少损伤面积、损伤程度，且设置的柔性连接结构数量越多，即衬砌节 段长度越短，损伤越趋于局部化、分散化，使得衬砌结构上不易形成整片损伤程度较 大的贯通损伤，降低了形成结构局部薄弱部位，甚至产生裂缝的可能。 关键词：TBM隧道；断层蠕滑错动；混凝土开裂；混凝土损伤；柔性连接 万方数据 西南交通大学硕士研究生学位论文 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1|页 Abs仃act As a kind of geological structure，fault is widely distributed in Western China．In recent years，problems cause by fault is more and more often encountered during the construction because of the massive tunnel projects in westel mountainous regions．，nle permanent deformation caused by ere印and dislocation of fault Can easily do harm to the tunnel structure，making structure crack or even worse damage．In view of this，based on the former studies，this paper chooses the Gaoligongshan tunnel，which crosses a large amount of faults， t0 be the background，and builds a three—dimensional FEM model for“surround