高铁隧道断层带围岩变形规律有限元分析*

赵青云， 曹广勇， 翟朝娇

(安徽建筑大学，安徽 合肥 230601)

0 引 言

我国地质构造复杂，在山区需要修建大量隧道，在修建隧道时应尽量避开断层，但也会遇到无法避开的情况。断层带岩体松散破碎、稳定性差，这种不良地质会对工程带来风险，断层破碎带的岩体比较松散，现场管理措施不到位等原因可能导致隧道塌方、突泥等灾害。

杨青莹等[1]利用有限元方法，模拟改变断层带的宽度、倾角和水头压力，研究围岩的变形、受力规律，分析了隧道受富水断层带的影响。李文华[2]利用有限元的方法，模拟改变断层倾角和断层与隧道相对位置，研究隧道围岩稳定性影响。汪杰等[3]利用数值模拟结合试验的手段，对节理倾角不同的岩体的破坏特性进行了研究。朱合华[4]利用有限元的方法，以弹塑性损伤本构模型模拟软弱围岩隧道开挖，分析了软弱围岩渐进破坏机理。黄生文[5]依托实际工程，运用有限元的方法，模拟断层区段围岩应力状态，总结了大跨度断层破碎带隧道围岩应力分布规律。针对高铁穿越断层带隧道的围岩变形规律进行数值模拟与分析，对比分析现场监测数据，以期对类似工程提供参考和借鉴。

1 隧道概况

1.1 地质概况

皇后岭隧道位于山西省长治市境内，起始里程为起始里程为DK241+765终点里程为DK246+305全场4540m，隧道位于沁水盆地南缘，晋获褶断带的西侧。隧道地属长治盆地南缘，属底中山区。研究区段为断层破碎带段，隧道埋深范围约166.7m-210.3m，围岩等级为V级，断层倾角为70°。……