一种穿越活动断裂带的新型隧道抗震与抗错结构的制作方法

本发明属于隧道工程，具体地，涉及一种穿越活动断裂带的新型隧道抗震与抗错结构。

背景技术：

1、隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道、军事隧道。

2、活动断裂带对隧道的致灾模式分为断层错动直接破坏隧道结构、地震引起隧道振动破坏和地震诱发地质灾害链。断层错动使围岩直接产生剪切位移，剪切变形通常被限制在活动断层周围一个狭小的范围内，但这种突然的变位方式引起的隧道破坏是灾难性的，结构难以抵御，造成隧道主体破坏。地震波引起隧道衬砌结构剧烈振动或摆动，产生循环交替的压应变和拉应变，叠加在隧道衬砌原有的应变上。当叠加后的应变超过隧道衬砌所能承受的极限应变时隧道结构破坏，即隧道震害。地震、地下水、高地温等外力耦合作用下还可诱发活动断裂带区域一系列浅层和深埋隧道区段地质灾害链。

3、目前，穿越活动断层的隧道设计均是以避让为主，并满足一定的避让距离。线路无法避让必须通过时，给出的多为原则性规定和建议，如在断裂带较窄处以大角度通过，或者在穿越活动断裂带的隧道采用铰链设计为节段结构和变形缝，但这些只能小幅度减小断层错动和地震震动的损害。

4、穿越活动断裂段隧道结构分为强烈影响段和一般影响段。强烈影响段是指是指断裂带及从断裂带边缘向两侧受到严重震害的区段，在该区段既受活动断裂带断层错动位移和强地震力共同作用。一般影响段是指从活动断裂带错断强烈影响段边缘向外受到震害影响逐渐降低的区段，该区段主要受强地震力作用。

5、历次震害，例如发生在2022年1月8日青海门源6.9级地震大梁隧道震害，统计表明，断层错动是造成隧道结构变形破坏的主要因素，极严重破坏也主要集中在断层错动处，即强烈影响段。

6、本发明为强烈影响段提供一种穿越活动断裂带的新型隧道抗震与抗错结构，可有效减小断层错动量或使断层错动量沿长度方向均匀分散。

技术实现思路

1、针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种穿越活动断裂带的新型隧道抗震与抗错结构，其能够有效减小断层错动量或使断层错动量沿长度方向均匀分散。

2、根据本发明，提供了一种穿越活动断裂带的新型隧道抗震与抗错结构，在隧道的外侧沿周向设置多个抗剪结构件，所述抗剪结构件沿轴向穿越活动断裂带。

3、在根据本发明提供的一个优选的实施例中，所述抗剪结构件包括设置在所述隧道外侧的抗剪洞，所述抗剪洞沿轴向穿越活动断裂带，在所述抗剪洞内设置连贯的钢结构。

4、在根据本发明提供的一个优选的实施例中，所述钢结构为钢筋混凝土。

5、在根据本发明提供的一个优选的实施例中，所述钢结构为实心钢棒。

6、在根据本发明提供的一个优选的实施例中，位于活动断裂带的所述隧道设置为节段结构。

7、在根据本发明提供的一个优选的实施例中，位于活动断裂带的所述隧道位置设置有变形缝。

8、在根据本发明提供的一个优选的实施例中，所述隧道包括从内到外依次设置的二次衬砌、防水层、钢混复合结构件、初期支护层和围岩加固层。

9、在根据本发明提供的一个优选的实施例中，所述抗剪结构件设置在所述围岩加固层的外侧。

10、在根据本发明提供的一个优选的实施例中，所述钢混复合结构件包括钢波纹板和弹性垫层，所述弹性垫层设置在所述钢波纹板的外侧，

11、所述弹性垫层的外侧设置为平面，与所述防水层接触，

12、所述弹性垫层的内侧设置为与所述钢波纹板相适配的波纹形状。

13、在根据本发明提供的一个优选的实施例中，所述钢混复合结构件还包括泡沫混凝土层，所述泡沫混凝土层设置在所述初期支护层和所述钢波纹板之间。

14、与现有技术相比，本申请的优点如下。

15、本发明在隧道的外侧设置多个抗剪结构件，能够增强隧道的抗错断能力。具体地，本发明的抗剪结构件包括设置在隧道外侧的抗剪洞，在抗剪洞的内部采用连贯钢筋混凝土填充密实，或者设置连贯的实心钢棒，相当于在断层内增加较大强度、较好韧性的锁固点，能够有效抵抗或减小地震对隧道产生的影响，可有效减小断层错动量或使断层错动量沿长度方向均匀分散。

技术特征：

1.一种穿越活动断裂带的新型隧道抗震与抗错结构，其特征在于，在隧道的外侧沿周向设置多个抗剪结构件，所述抗剪结构件沿轴向穿越活动断裂带。

2.根据权利要求1所述的穿越活动断裂带的新型隧道抗震与抗错结构，其特征在于，所述抗剪结构件包括设置在所述隧道外侧的抗剪洞，所述抗剪洞沿轴向穿越活动断裂带，在所述抗剪洞内设置连贯的钢结构。

3.根据权利要求2所述的穿越活动断裂带的新型隧道抗震与抗错结构，其特征在于，所述钢结构为钢筋混凝土。

4.根据权利要求2所述的穿越活动断裂带的新型隧道抗震与抗错结构，其特征在于，所述钢结构为实心钢棒。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的穿越活动断裂带的新型隧道抗震与抗错结构，其特征在于，位于活动断裂带的所述隧道设置为节段结构。

6.根据权利要求5所述的穿越活动断裂带的新型隧道抗震与抗错结构，其特征在于，位于活动断裂带的所述隧道位置设置有变形缝。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的穿越活动断裂带的新型隧道抗震与抗错结构，其特征在于，所述隧道包括从内到外依次设置的二次衬砌、防水层、钢混复合结构件、初期支护层和围岩加固层。

8.根据权利要求7所述的穿越活动断裂带的新型隧道抗震与抗错结构，其特征在于，所述抗剪结构件设置在所述围岩加固层的外侧。

9.根据权利要求8所述的穿越活动断裂带的新型隧道抗震与抗错结构，其特征在于，所述钢混复合结构件包括钢波纹板和弹性垫层，所述弹性垫层设置在所述钢波纹板的外侧，

10.根据权利要求9所述的穿越活动断裂带的新型隧道抗震与抗错结构，其特征在于，所述钢混复合结构件还包括泡沫混凝土层，所述泡沫混凝土层设置在所述初期支护层和所述钢波纹板之间。

技术总结
本发明属于隧道工程技术领域，具体地，涉及一种穿越活动断裂带的新型隧道抗震与抗错结构。在隧道的外侧沿周向设置多个抗剪结构件，所述抗剪结构件沿轴向穿越活动断裂带。本发明可有效减小断层错动量或使断层错动量沿长度方向均匀分散。

技术研发人员：许学良,马伟斌,田四明,黎旭,郭小雄,袁振宇,赵鹏,邹文浩,张金龙,程爱君,罗驰,王子洪
受保护的技术使用者：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15