高应力环境下复杂错断机制隧道模型试验装置的研制与应用

活动断层受构造作用发生错动时，跨越活动断层的隧道将会发生不同程度的结构损伤及破坏。现存模拟跨活断层隧道错断的试验装置，大多针对浅埋隧道，未考虑深部应力环境，影响其试验结果在大埋深高应力隧道工程中的应用。鉴于此，研制可模拟高地应力环境下复杂断层错动机制的试验装置成为关键一环。结合我国西部强震区大型生命线工程跨活断层隧道特征确定试验装置参数需求，研制出试验装置，并基于该装置研究深埋与浅埋隧道衬砌破坏特征的差异。结果表明：(1)我国西部强震区工程跨活断层隧道具有大埋深、高地应力、复杂错断特征，故确定试验装置围压加载设计参数为0.8 MPa；水平错距设置为20 cm，竖直错距设置为10 cm。(2)通过开展自由场及隧道模型错断试验，验证设备可有效遂行走滑错动、倾滑错动、以及走滑–倾滑耦合错动，且在错动过程中围压可保持在稳定状态，达到研制目的。(3)通过隧道错断试验得出，深埋隧道产生较大的挤压变形，破坏区域较大；浅埋隧道在跨断层位置隧道被剪断，破坏程度较严重；在断层与隧道交角小角度时隧道破坏更严重。该设备的研制为研究高应力环境下跨复杂机制活断层隧道受破环影响提供重要的试验装备基础。