断层倾角对隧道围岩稳定性影响研究
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摘 要：隨着隧道等地下空间结构深度的增加，断层倾角与隧道关系较为复杂，采用FLAC3D软件，研究不同倾角断层对隧道围岩稳定性的影响。结果表明，当断层倾角较小时，产生的位移量较大;当断层倾角较大时，对隧洞帮部围岩影响较大，当断层倾角？兹=45°时隧道围岩较为稳定。
关键词：断层倾角;稳定性;塑性区
中图分类号：TD311 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）14-0054-02
Abstract： With the increase of tunnel and other underground space structure depth， the relationship between fault inclination and tunnel is more complex. FLAC3D software is used to study the influence of fault with different inclusions on the stability of tunnel surrounding rock. The results show that when the fault dip angle is small， the vertical stress is small; when the fault inclination angle is large， the influence on the surrounding rock of the tunnel waist is great; and when the fault inclination angle is 45°， the surrounding rock of the tunnel is relatively stable.
Keywords： fault dip angle; stability; lasticzone
引言
断层倾角是一个表征断层空间扩展的参数，范围从0（水平方向）到90（垂直方向）。这将对岩体的初始应力分布特征产生主导影响。它也是造成洞室周围岩体失稳中最严重的一个因素[1]。断层的位置靠近隧道时影响较大，而且这种影响规律与倾角成正比[2-3]，采用三维有限差分数值模拟软件FLAC3D，建立不同断层倾角下盘工作面向断层推进的数值模型，对其进行研究，忽略了对深埋隧道时的影响分析[4]。
1 断层倾角对隧道围岩稳定性影响分析
建立一种断层模型，该模型中断层倾角由15°逐渐增加至75°，相邻模型差值为15°，共5个模型，且同种模型其他属性均相同，区别在于断层倾角的不同。（篇幅有限仅展示特殊倾角模型），如图1所示。模型尺寸长×宽×高为180×20×80，岩层分为4层，物理力学参数见文献[1]。
2 不同断层倾角隧道开挖围岩变形规律分析
围岩位移变化量在一定程度上直观地反映出隧洞围岩的状态，分别模拟不同断层倾角时，研究在相同位置处隧道围岩各部位的位移变化规律，图2在倾角为15°、30°、45°、60°、75°时，隧道围岩距离断层上盘2D时的位移变化量，总结断层倾角影响围岩变形规律。
通过图2可看出，不同的断层倾角下，隧道围岩的变形量变化趋势较为明显，随着断层倾角的增加围岩的总变形量呈现递减趋势但相差不大。说明，随着断层倾角的增大，围岩的变形量并不是一味增大;随着倾角的增加，围岩变形量呈递减趋势，在圆形隧道底部，卸荷后受到的二次应力重分布也较为均匀，断层倾角为45°时，拱底最大位移量28.11mm，远小于围岩顶部变形量;在水平方向左、右侧变形量受到断层的影响为非对称位移场，右侧围岩的变形量明显大于左侧，同时右侧围岩的变形量随着断层倾角的增大而减小，当断层倾角为60°时左右两帮位移量接近一致。
3 结束语
倾角对深埋隧道围岩应力及变形有显著的影响，随着断层倾角的增加，深埋隧道围岩的变形呈减小趋势，且在相同倾角下拱顶变形明显大于拱底，研究表明，断层倾角的增大或减小对隧道围岩的位移变形并不成比例关系，因此在隧道选址时尽可能选择断层倾角？兹=45°来进行隧道的施工。
参考文献：
[1]丁楠，李小裕，蒋力帅，等.不同倾角下正断层下盘开采支承应力演化规律研究[J].煤炭技术，2018，37（02）：91-93.
[2]黄达，黄润秋，张永兴.断层位置及强度对地下洞室围岩稳定性的影响[J].土木建筑与环境工程，2009，31（2）：68-73.
[3]闵飞虎，向必伟，刘辉，等.采动影响下逆断层活化规律的数值模拟[J].煤田地质与勘探，2019，47（04）：144-152.
[4]Lu Chen， Baotang Shen， Bongani Dlamini.Effect of faulting on coal burst A numerical modelling study[J]. International Journal of Mining Science and Technology， 2018， 28（05）：739-743.
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