成兰线跨断层隧道的错动破坏机理-研究与地震动力响应分析

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1、●‘上——————————————————————————————————————————————————————一一致谢本论文的工作是在我的恩师赵伯明教授的悉心指导下完成的，在论文撰写的整个过程中，赵老师耐心细致的教导和给我提出的宝贵的建议，让我深受感动和启发。同时赵老师严谨的治学态度、渊博的专业知识、锐意创新的科研精神、积极热情的处世态度为我树立了学习的典范。在此，谨向在学习和生活上给予我极大关怀和帮助的导师致以崇高的敬意和最诚挚的感谢!在实验室工作及撰写论文期间，感谢同门邵润萌、高文立、杨明松、方茜，同窗何岳、李志佳等同学对我论文撰写和研究工作给予了热情帮助，在此向他们

2、表达由衷的感谢!再次，还要感谢我的父母亲人一直以来给予我的支持和鼓励，正是由于他们无私的爱和全力的支持才使我走过了这漫长的求学生涯，也将成为我继续前行的不竭动力，真诚感谢我的家人!感谢我的朋友谷鹏在工作、学习和生活上给予的理解、支持和帮助!最后，请允许我再次向所有帮助过我的老师、亲人、好友和同学，致以最衷心的感谢!It中文摘要摘要：随着我国铁路事业的快速发展，铁路隧道的建设需求和重要性日益突出，而我国大部分地区，特别是中西部山区，活动断层密布、地震频繁发生。在线路选择时，隧道往往不可避免地需要穿越断裂破碎带，如何保证跨越活动断层隧道工程在断层错动及地震动作用下的安全，深具现实

3、意义。因此，研究跨断层隧道地震动力响应及抗减震措施颇为重要。本文以成兰线新建铁路隧道为研究对象，应用动力有限元法进行跨断层隧道的断层错动及地震动力响应分析。本文首先简述跨越活动断层隧道的抗震计算发展概况，总结目前国内外地下结构的抗震及抗错断研究方法和计算理论，并对本文所采用的计算方法的基本原理进行理论上的概述。其次，对跨断层隧道在断层发生错动时的响应机理进行数值模拟，对比分析在不同断层倾角、不同的断裂破碎带宽度以及不同围岩条件下，隧道的位移响应、结构变形和衬砌内力变化规律，以及隧道结构的塑性区开展情况。再次，对跨断层隧进行三维地震动力响应数值模拟，对比分析在有无断裂破碎带、不

4、同断层倾角以及不同的断层宽度条件下，跨断层隧道的一般地震动力响应规律，并总结了不同工况下的隧道加速度、位移以及应力响应规律。最后，本文根据数值模拟的计算分析结果，结合目前关于跨越活动断层隧道结构的抗错设计研究相对较少的实际情况，重点分析比较了对跨断层隧道围岩进行加固、设置变形缝等的几种不同抗错方案的优缺点，并提出了新的优化设计方案。关键词：活动断层；地震动力响应；断层错动；抗错措施；数值模拟；分类号：TU354●-JI√IlIIjllJ英文摘要ABSTRACTABS’I’RACT：Inrecentyears，withtherapiddevelopmentofrailwayen

5、gineering,thetunnelprojecthasbecomeincreasinglyimportant．ButinmostareasofChina,especiallythewestern,thegeologicalconditioniscomplex，andtheseismicphenomenaemergesfrequently．Itisinevitabletobeencounteredwithturmelsconstructedacrossfaultsinthedesignoftunnds．Howtoensurethattherailwaytunnelproje

6、ctinthenormalfunctionofearthquakehavegreatpracticalsignificance．Therefore,thestudyofanti-breakingandanti—dampingmeasuresofrailwaytunnelacrossthefaultisimportant．BasedinChengdu-lanzhourailwaytunnelforthestudy,weusefiniteelementsoftwaretodorailwaytunnelacrossthefaultnumericalsimulationofanti-

7、breakingandanti-damping．Firstly,thedevelopmentoverviewandcalculationtheoryofundergroundstructureacrossthefaultaresummarizedinthispaper．Sumupallkindsofanti-breakingandanti-dampingmeasuresintheundergroundproject．Summarizetheprincipleofthecalculationmethodw