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近些年随着我国经济水平的不断上涨，兴建了一大批工程项目。而我国是一个多山的国家，因此在基础工程的修建过程中可能需要穿越断层破碎带。因此针对隧道穿越断层破碎带时针对隧道结构的稳定性展开讨论分析十分必要，具有一定的现实意义。

实际隧道穿越断层破碎带震害的机理分析可分为滑动震害机理分析与非滑动震害机理分析两个不同组成部分。此次主要针对非滑动震害机理展开讨论，针对不同的断层破碎带宽度与隧道的埋深可能对断层隧道的结构震害影响机理，希望可以为相关单位提供参考借鉴。

一、断层对于工程的影响分析

实际活动断层是造成地震的主要原因之一，而一旦发生地震灾害则极有可能出现山体滑坡、地裂以及塌方等地质灾害。而断层与各项灾害会对跨越活断层与活断层周边的工程项目以及工程建筑等造成严重损害。我国地震活动断层的分布相对比较广泛，随着地区经济的发展，人口大量聚集，对于一些城市活断层而言，一旦发生地震灾害极有可能造成非常严重的人员伤亡与财产损失。目前已知的断层对于工程的影响主要集中于以下两个方面：断层的垂直方向或者水平方向的变化使得位于该断层上的建筑物与跨越断层铺设的线路与地下管道等均会产生极大的形变以及损坏；断层所带来的地震灾害往往在断层周边强度最高，并会对周边的过程建筑造成一定的冲击损坏。

因此断层对于附近的建筑工程破坏性较大，在工程开工建设前务必预先对该项目进行综合评估，尽可能规避工程建设中的断层位置，此外还应当注重断层对上部覆土层破裂的影响。实际当遇到难以回避的问题时，应当充分考量该影响可能产生的结果并针对性地进行改善。

二、隧道穿越断层破碎带震害机理的分析

1.不同的断层破碎带宽度影响分析

相关研究表明，对于非滑动断层在断层破碎宽度与隧道埋深不相同情况下，过破碎带区域隧道结构破坏差异有所不同。如下图所示为不同宽度的断层

图1 各个不同工况示意图

通常在一定强度的地震波作用下，上图中10米宽、20米宽以及30米宽的断层破碎带工况的顶端最大主应力包络线随着纵向分布规律大致相同，即三种情况下最大主应力峰值和断层间距不断变大而慢慢减小，最后趋向一定值，此时即称为普通段的最大主应力峰值。就量值分析，位于断层与断层两端部分范围内，随着断层宽度的逐渐变大，最大主应力峰值也变得更大。参考资料对三种不同工况受断层影响应力增大量的分布，10米、20米宽断层破碎工况应力峰值增加幅度基本相同，且20米宽的断层破碎带的峰值增量通常略高于10米工况，而30米宽断层破碎带工况应力增加量则稍高于20米工况。因此不难看出，随着断层宽度的慢慢变大，拱顶位置应力的增加量也慢慢变大，且实际增加幅度保持一致。单以最大主应力为考量要素，假设以断层破碎带边缘为影响范围的起始点，应力的变化量某一定值为影响范围终点，则往往10米宽断层破碎带的影响区域要广于30米宽工况，20米宽断层破碎带的影响区域要广于35米宽工况，30米宽断层破碎带的影响区域要广于40米宽工况。因此拱顶位置10米宽断层破碎带工况实际应力情况减少至普通段水准所需要经历的距离也大大缩短，其次为20米宽断层工况，而30米工况宽断层破碎带工况在三者之中为最长。实际各个不同的工况，影响区域增幅则保持在一恒定值。综上所述，在一定强度地震作用下，随着断层破碎带宽度的慢慢增加，二衬拱顶、边墙与仰拱受断层影响最大压力增量的峰值也慢慢变大，由于断层破碎带的影响，破碎带两侧边墙、拱顶与仰拱随着纵向影响范围宽度的不断增加而慢慢增加。

2.不同的断层破碎带深度影响分析

相关研究表明，对于非滑动断层在断层破碎宽度与隧道埋深不相同情况下，过破碎带区域隧道结构破坏差异有所不同。如下图所示为不同深度的断层

图2 各个不同工况示意图

通常在一定强度的地震波作用下，埋深达100米、埋深150米与埋深200米三种不同的工况拱顶的最大应力包络线随着纵向分布较为一致，即当前最大主应力包络线最大值处于断层破碎带的中间位置，断层破碎段两边拱顶位置最大主应力峰值会随着断层之间的间距不断增加而慢慢降低，最后在一稳定值附近徘徊，即所谓的普通段最大主应力峰值。就量值角度分析，在断层与断层两边部分范围内，随着埋深的慢慢加大，最大主应力峰值也慢慢增加。三种不同的工况，其最主应力包络曲线量值也会存在明显的不同。其中一些原因是由于埋深的不同使得普通段应力基础有所不同，应力增加量可以更好地表现深度变化可能对断层影响范围产生的影响。对三种不同的工况进行对比分析，埋深为100米工况下应力增加峰值要略微低于埋深150米工况下的应力增加峰值，以此类推，埋深200米的工况应力增加峰值要高于埋深150米工况的应力增大量峰值。按照以上规律可以推导出，实际埋深的深度越大，则相对于的位于拱顶处的应力增加量也更大，但增幅基本保持一致。

就最大主应力的影响区域而言，假设以断层破碎带边缘为影响范围的起始点，应力的变化量某一定值为影响范围终点，则埋深100米工况下的影响范围要稍低于埋深100米工况下的影响范围，埋深150米工况下的影响范围要稍低于埋深200米工况下的影响范围。按照以上规律可以推导出，随着埋深的不断增加，拱顶影响范围也会慢慢增大，但增幅变化基本趋于一定值。综上所述，在一定强度的地震波影响下，随着隧道实际埋深的逐渐增加，边墙、二衬拱顶与仰拱等受到断层的影响最大主应力增加量的峰值也会慢慢增加，就各个不同工况影响范围最大值分析，此次提出的三种不同的埋深工况影响范围最大值基本相同，都会受到断层的进一步影响，二衬影响范围往往不会随着埋深的变动而变动。

三、滑动断层震害机理探究

目前针对滑动断层角度考量震害机理主要分为三个不同层面，即首先应当综合考量实际滑动断层在地震地进一步影响下可能出现错动情况，穿过滑动断层隧道震害包括地震惯性力以及断层错动两个不同层面共同作用。翻阅相关资料对比分析，上述两种因素实际对隧道影响程度的不同，得出滑动断层震害的主要诱因。其次通过对不同断层方向所动对结构震害机理的不同，可以得到当下最不利的错动方向。除此之外，通过查阅相关资料，不少穿越断层隧道依据断层破碎带宽度的差异与错动情况，与当下隧道受破坏程度存在一定关联。因此基于数值分析计算可以很好地得到各个断层破碎带结构下的震害特质。

滑动断层隧道震害影响因素，对比分析断层错动和地震惯性力对衬砌最大主应力的关系，可以得到自拱顶至仰拱的各个监测点随着纵向最大主应力峰值断层错动情况全部高于地震惯性力工况。断层错动实际可能造成衬砌的影响相较于地震总的影响达一半以上，地震惯性力对衬砌产生的影响则不到一半。断层错动和地震惯性力可能对衬砌安全影响也有所不同，通常断层周边至上下盘两边中间区域，断层错动工况下安全系数最小值通常低于地震惯性力情况，而远离断层与模型边界接近其与，断层错动情况下的安全系数最小值则往往高于地震惯性力情况。接近断层处两个不同安全影响因素安全系数差异可能较大，断层错动工况安全系数最低值相较于地震惯性力情况要更小。对比最大主应力和安全系数的综合结果，断层错动可能对衬砌带来的影响较为重要，而地震惯性力可能对衬砌所带来的影响则为次要影响。

四、结语

窄破碎带加上滑动断层隧道震害结果较为严重，可能造成二次衬砌的坍塌，所以这也是当前抗震的重点，不仅仅需要进行结构横断面的抗震设防，同时还应当进行纵向抗震设防，除此之外纵向的抗震设防十分必要。宽破碎带与非滑动断层隧道震害相对较低，通常不会造成二次衬砌的坍塌事故，但如若二次衬砌存在开裂等情况，可以依据横断面结构抗震的措施进行治理；断层破碎带错动从而造成的隧道破坏是目前较为主要的考量因素，断层破碎带围岩较为松软，断层破碎带宽度也是目前造成隧道破坏的主要诱因之一。