正断层错动下地铁盾构隧道变形破坏模型试验研究

摘要

为揭示跨隐伏断层地铁盾构隧道结构变形破坏特征，采用自主设计的模拟隐伏断层错动加载试验装置，开展1∶25几何比例的跨断层盾构隧道模型试验，分析正断层错动下盾构隧道的力学响应规律及变形破坏特征.试验结果表明：在2 cm正断层错动影响下，隧道纵向差异变形呈现非线性增大趋势，环缝接头张开变形主要位于断层下盘隧道拱顶及断层上盘隧道拱底，且环缝峰值张开量已超过盾构隧道接缝防水限值；断层延长线与隧道交界处管片直径收敛变形较为严重，该处管片呈现拱腰外侧受拉、拱顶及拱底外侧受压的受力状态；管片与地层之间接触压力受断层错动的影响较大，存在围岩挤压区与围岩松散区，但接触压力峰值相对较小；盾构隧道的主要变形破坏特征为环缝接头拉裂破损、管片纵向开裂及环缝接头变形，管片发生斜向剪切破坏及局部压溃破坏的概率较低.基于盾构隧道环纵向变形破坏特征，建议将管片环缝变形及接头混凝土拉裂破损作为界定跨断层盾构隧道结构破坏的主要控制指标.基于隧道的变形破坏模式，提出了跨断层盾构隧道结构设计及应对措施的建议.

关键词

断层错动 / 盾构隧道 / 模型试验 / 力学响应 / 变形破坏特征