大埋深调水隧洞穿越活动断裂带变形破坏特征及适应性措施

作     者：张国强 崔臻 颜天佑 张茂础 李建贺 ZHANG Guo-qiang;CUI Zhen;YAN Tian-you;ZHANG Mao-chu;LI Jian-he

作者机构：长江勘测规划设计研究有限责任公司武汉430010 水利部水网工程与调度重点实验室武汉430010 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《长江科学院院报》 (Journal of Changjiang River Scientific Research Institute)

年 卷 期：2025年第42卷第1期

页      面：152-161页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 081503[工学-水工结构工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52079133,52379112) 水利部重大科技项目(SKS-2022103) 云南省重大科技专项计划项目(202102AF080001) 湖北省技术创新计划项目(2024BCB104) 

主　　题：长距离调水工程 调水隧洞 活动性断裂 错动响应 铰接衬砌 

摘      要：引江补汉工程深埋长大隧洞穿越通城河活动断裂,在活动断裂处隧洞的安全性是工程的关键问题之一。在地应力场分析基础上,采用数值模拟方法,分析了在不采用适应性结构时衬砌的响应,并估算了铰接设计参数,最终验算了建议铰接设计参数下衬砌的响应特征。结果表明:(1)水平大主应力与隧洞轴线夹角为35°,隧洞轴线方向水平应力分量约为20 MPa,垂直隧洞轴线方向水平应力分量约为21 MPa,竖直向应力分量约为18 MPa;(2)当无抗错断措施时,隧洞的相对变形主要表现为拱顶-底板的相对收敛,相对收敛在断层带部位最大,拱顶、底板部位的最大主应力量值出现在断层带及影响带部位,断裂带部位与影响带部位的衬砌大部分处于损伤状态;(3)基于提出的隧洞铰接设计参数的估算方法,给出了设防节段长度为6 m,铰节段宽度为2~4 cm作为初步的设计参数,进一步考虑参数敏感性分析后,合建议按照设防节段长度为6 m,铰节段宽度为5 cm考虑。(4)隧洞按照所建议参数进行铰接结构设防后,铰接结构设计有效降低了断层带内部衬砌整体所受到的拉力,铰接设计条件下,衬砌因错断产生的相对变形、应力、衬砌损伤均有较大程度减少。上述研究结果证实了铰接结构设计有助于提高隧洞抗错断性能。