临近活动断层三孔并行海底隧道地震响应研究

摘要

【目的】研究临近活动断层的三孔并行海底盾构隧道在断层错动及地震作用下的力学响应。【方法】以胶州湾第二海底隧道为对象，利用ABAQUS建立三维有限元模型。该模型考虑了隧道结构（含等效刚度衬砌、横通道）与围岩及断层破碎带的相互作用。设置8种工况模拟单一断层错动和断层错动-地震联合作用，关键参数包括地震强度、变形缝设置、破碎带宽度及近断层主隧道到破碎带的距离，重点分析主隧道、服务隧道与横通道连接部位的第一主应变峰值及直径变形率峰值。【结果】1)主隧道、服务隧道与横通道连接部位为应力集中区，主-横通道连接部位最危险；断层错动与地震联合作用下连接部位的峰值应变达492×10^-6，局部应变超80×10^-6但小于阈值200×10^-6。2)联合作用下应力变形随地震强度不断增加。3)设置变形缝可使单一断层错动作用下的主隧道变形略微增大，但断层错动-地震联合作用可有效降低连接部位的应力集中与变形。4)增大破碎带宽度或隧道到破碎带的距离均可减小应力变形。【结论】对于临近活动断层三孔并行海底隧道，应重点加强主隧道-横通道连接部位的抗震性能；推荐设置变形缝以改善联合作用性能；到断层破碎带的距离较小时需提高隧道的防护标准。

关键词

三孔并行隧道 / 临近活动断层 / 地震响应 / 数值模拟