武漢巖土所在斷層錯動下隧道響應方面取得進展

　　在我國，活動斷層廣泛發育。對于跨活動斷層隧道而言，斷層錯動引起的永久變形通常會對其造成張拉、扭剪、彎曲破壞，嚴重者甚至會造成大幅度錯臺或整體坍塌，例如在2022年1月8月青海門源6.9級地震中，斷層錯動致使大梁隧道嚴重錯位。因此，有必要關注斷層錯動下隧道響應，以期指導隧道抗錯斷設計。

　　研究斷層錯動下隧道響應的方法主要有震后調查、理論解析、數值計算和模型試驗，其中后兩者應用得最為廣泛。在數值計算方面，眾多學者研究了斷層錯動量、寬度、傾角、位錯形式等因素對隧道力學響應的影響，但關于錯動面接觸特性、錯動位置的研究還鮮有報道。針對此現狀，中國科學院武漢巖土力學研究所施工過程力學組基于新疆烏尉高速天山勝利隧道跨博-阿斷裂段，通過數值計算方法研究了博-阿斷裂錯動下隧道力學響應特征，并揭示了錯動面摩擦系數、錯動位置的影響，完善了該研究領域。在模型試驗方面，隧道襯砌混凝土常采用石膏或其混合料模擬，測試其力學性能時，一般采用標準圓柱樣（高100mm、直徑50mm），但根據我國相關混凝土規范，應采用立方體和棱柱體試樣來測量力學參數。不同尺寸試樣的力學參數是不同的，基于此，施工過程力學組通過正交實驗研制出一種物理力學參數變化范圍大、壓拉比符合原型混凝土的襯砌相似材料，研究了圓柱體試樣與立方體/棱柱體試樣的力學參數間的關系，并為天山勝利隧道配制了相應的襯砌相似材料，可為模型試驗中襯砌相似材料的配制提供指導。

　　上述研究獲得了國家自然科學基金項目（51991393、52079134）的資助，成果發表于Environmental Earth Sciences、Engineering Failure Analysis等期刊。

　　論文鏈接1：https://doi.org/10.1007/s12665-023-10975-3

　　論文鏈接2：https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2023.107456

圖1 三維數值計算模型

圖2 正方體/棱柱體試樣破壞圖

圖3 圓柱體試樣破壞圖