胶结土体中地铁隧道近正断层破坏机理研究

地铁隧道建设飞速发展，不可避免地会穿越地震活跃带并遭受基岩正断层错动的威胁。针对正断层错动引起上覆土体中隧道变形破坏这一课题的系统研究相对缺乏，相应的抗断层错动设计理论已成为地铁隧道建设迫切需要解决的问题。本项目通过土工室内试验、小尺寸物理模型试验、土工离心机实验、数值模拟和理论推导相结合的方法，研究基岩正断层错动引起的上覆土体与地铁隧道相互作用机理。重点分析隧道结构的变形和受力特征。详细分析了不同隧道相对刚度、不同隧道埋深、不同土体特性等关键因素的影响规律。针对各个关键影响因素提出了无量纲组，并建立了一个可预测隧道变形加固范围的理论计算模型。该课题不仅对地铁隧道，还对其它地下结构抗断层错动设计的发展和完善也起到积极推动作用。 2100433B

地铁隧道建设飞速发展，不可避免地会穿越地震活跃带并遭受基岩正断层错动的威胁。针对正断层错动引起胶结土体中隧道变形破坏这一课题的系统研究相对缺乏，相应的抗断层错动设计理论已成为地铁隧道建设迫切需要解决的问题。本项目通过离心机实验和数值模拟等方法，研究基岩正断层错动引起的胶结土体与地铁隧道相互作用机理。并考虑胶结土体中存在的隐伏裂缝及其上断点埋深，隧道同基岩正断层之间相互位置关系等因素，对隧道结构附加应力和结构变形所产生的影响。该课题不仅对地铁隧道，还对其它地下结构抗断层错动设计的发展和完善也起到积极推动作用。

正断层是相对与下盘而言，上盘沿断层向下方运动的断层。一般认为多数正断层是在重力作用和水平张力作用下形成的，故又称重力断层。正断层断面的倾角一般为45度~90度。

逆断层是上盘沿断层面相对上升的断层。一般认为逆断层是受到近与水平的挤压应力作用而成，因之多与皱褶相伴生。

正断层normal fault断层上盘相对于下盘沿断面向下运动，即上盘标志层迹线下方的断层(见断层上盘与下盘)。正断层的断面倾角较陡，一般约为60º。自然界的正断层与其他类型断层一样，经常以共轭形式出现，从而形成一定的组合类型。一些大型正断层的倾角由浅部向深部逐渐变缓，呈断面的凹面向上的犁状形态，称为犁状

断层或铲状断层。正断层带内岩石破碎相对不太强烈，角砾岩多带棱角，超碎裂岩较不明显，通常没有强烈挤压形成的复杂小褶皱现象。

正断层可以单独发育，也可在一定范围内和一定地质背景上，由一系列断层构成特定的组合形式，包括：

(1)地堑，主要由两条走向基本一致的相向倾斜的正断层构成，两条正断层之间有一个共同的下降盘；

(2)地垒，主要由两条走向基本一致、倾斜方向相反的正断层构成，两条正断层之间有一个共同的上升盘；

(3)阶梯状断层，由若干条产状基本一致的正断层组成，各条断层的上盘依次向同一方向断落，构成阶状； (4)环状断层，若干弧形半环状断层围绕一个中心或同心圆状排列；

(5)放射状断层，若干条断层向一个中心或辐射状排列；

(6)雁列式断层，若干条近平行的正断层呈斜向错列展布；

(7)块断型断层，两组方向不同的大中型正断层相互切割构成长方形网格状或菱形断块。 2100433B