倾滑断层活动对路基稳定性影响及工程抗断技术研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kylinbin
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中国是地震带和活动断裂分布广泛的国家,正因如此,位于活动断裂带区域上的已运营构、建筑物势必会受到一定影响。与此同时,在国家立体交通网格局的形成和国家层面政治、经济以及民生方面等需求的大背景下,对于在断裂带活动区域开建交通基础设施工程项目也不例外。尤其目前正在建设的川藏铁路,其作为我国第二条进藏铁路生命线,所在区域活动断裂分布广泛,会不可避免的穿越活断层区域。其中:以路基形式穿越或近距离平行活动断裂路基有5处,近场效应明显。从地震安评数据得知,其地震动峰值加速度高达0.6 g。目前,在如此高烈度地震区修建160 km/h~200 km/h铁路尚属首次,且在近断层活动带相应建筑抗断措施研究较少。倾滑断层作为断层主要类型之一,设计施工中难免会出现诸多路基穿越或者平行断层区域情况,因此开展这方面的研究是工程建设必然所需,同时这也对线路安全运营以及震后迅速救援与线路快速修复具有重要作用。本文旨在解决静力场下断层错动对路基破坏机理问题,通过运用缩尺模型试验手段和非线性有限元数值模拟相结合的方法模拟了倾滑断层活动对路基破坏过程,数值模拟过程中将断层倾角、断层位置、位错量作为关键参数,重点进行了右坡脚右侧距断层距离0倍、45°、60°倾角下逆断层错动以及0倍顶宽位置处60°倾角下正断层错动的断层—地基—路基模型的数值模拟分析,模型试验方面进行以右坡脚距断层0倍顶宽位置60°倾角下逆断层错动路基模型试验,为路基选址和避让提供有益的理论依据,主要研究内容和结论归纳如下:(1)在断层错动建、构筑物的基础上讨论,分析了断层错动对工程实体的影响,详述了断层错动建、构筑物的类型和特点,大体分为挤压性破坏、剪切性破坏和组合式破坏。(2)利用abaqus有限元软件分析了原型路基结构在断层错动作用下的位移、应力、和塑性区等规律。研究表明:同一位置处逆断层平行上覆路基形式下60°逆断层上路基应力变化和位移变化增幅强于45°逆断层形式;60°逆断层错动下,路基破坏为挤压破坏,而且路基顶部表现为右边隆起,左侧略微下降,且呈不对称分布通过改变断层形式(即60°正断层)错动位置设在0倍底宽处,模拟发现,60°正断层错动下,路基破坏为剪切破坏,而且,路基顶部表现为左边隆起,右侧下降,且呈不对称分布,破裂位置相比同角度下逆断层错动右移;路基平行60°倾滑断层时,避让水平距离尽可能保持在路基1倍路基顶宽作为安全红线。(3)根据相似理论等,探讨了断层错动路基模型试验的设计过程,并通过相应室内试验确定了模型材料配比和基本物理参数,自主研发了一套断层错动路基所需要的模型装置,设计了试验测点布设方式、位错加载方案,并成功进行了错动试验。进一步探讨了错动位错对路基的影响。结合位移处理数据成果和视频资料分析,无抗断加固措施时路基破坏更为严重,采用褥垫层加桩结构后路基破坏变小,加固措施起到了良好的加固作用。
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