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在我國，活動(dòng)斷層廣泛發(fā)育。對于跨活動(dòng)斷層隧道而言，斷層錯(cuò)動(dòng)引起的永久變形通常會對其造成張拉、扭剪、彎曲破壞，嚴(yán)重者甚至?xí)斐纱蠓儒e(cuò)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(cuò)動(dòng)致使大梁隧道嚴(yán)重錯(cuò)位。因此，有必要關(guān)注斷層錯(cuò)動(dòng)下隧道響應(yīng)，以期指導(dǎo)隧道抗錯(cuò)斷設(shè)計(jì)。

研究斷層錯(cuò)動(dòng)下隧道響應(yīng)的方法主要有震后調(diào)查、理論解析、數(shù)值計(jì)算和模型試驗(yàn)，其中后兩者應(yīng)用得最為廣泛。在數(shù)值計(jì)算方面，眾多學(xué)者研究了斷層錯(cuò)動(dòng)量、寬度、傾角、位錯(cuò)形式等因素對隧道力學(xué)響應(yīng)的影響，但關(guān)于錯(cuò)動(dòng)面接觸特性、錯(cuò)動(dòng)位置的研究還鮮有報(bào)道。針對此現(xiàn)狀，中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所施工過程力學(xué)組基于新疆烏尉高速天山勝利隧道跨博-阿斷裂段，通過數(shù)值計(jì)算方法研究了博-阿斷裂錯(cuò)動(dòng)下隧道力學(xué)響應(yīng)特征，并揭示了錯(cuò)動(dòng)面摩擦系數(shù)、錯(cuò)動(dòng)位置的影響，完善了該研究領(lǐng)域。在模型試驗(yàn)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(xué)性能時(shí)，一般采用標(biāo)準(zhǔn)圓柱樣（高100mm、直徑50mm），但根據(jù)我國相關(guān)混凝土規(guī)范，應(yīng)采用立方體和棱柱體試樣來測量力學(xué)參數(shù)。不同尺寸試樣的力學(xué)參數(shù)是不同的，基于此，施工過程力學(xué)組通過正交實(shí)驗(yàn)研制出一種物理力學(xué)參數(shù)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(xué)參數(shù)間的關(guān)系，并為天山勝利隧道配制了相應(yīng)的襯砌相似材料，可為模型試驗(yàn)中襯砌相似材料的配制提供指導(dǎo)。

上述研究獲得了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51991393、52079134）的資助，成果發(fā)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(shù)值計(jì)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