交通隧道、引水（輸水）隧洞、能源輸送管路等超長線性工程是解決區(qū)域交通不便、經(jīng)濟(jì)不協(xié)調(diào)、水資源分配不均及能源跨區(qū)域調(diào)配的重要工程載體，川藏鐵路、滇中引水等一大批國家重大項目均建設(shè)在我國西部和西南部構(gòu)造活躍地區(qū)，此類工程的部分線路難以避免穿越活斷層，如圖1所示?；顢鄬娱L期蠕滑錯動引起的深埋隧道（洞）圍巖、襯砌或管道等工程結(jié)構(gòu)物的破壞，是此類工程建設(shè)和運(yùn)行中的關(guān)鍵難題。穿越活斷層隧道（洞）錯動位移分布模式與結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理的深刻認(rèn)知，是隧道（洞）抗錯和適錯技術(shù)研發(fā)及方案設(shè)計的科學(xué)依據(jù)。

　　針對這一關(guān)鍵科學(xué)問題，中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖體工程多場耦合效應(yīng)學(xué)科方向組張傳慶研究員、周輝研究員等基于川藏鐵路隧道大部分區(qū)段位于“側(cè)向走滑區(qū)”的地質(zhì)事實，以走滑活斷層錯動位移演化模式及其控制為主攻方向，開展了大量模型試驗研究，取得了一系列進(jìn)展： 

　?。?）發(fā)明了剛?cè)嵯酀?jì)三向應(yīng)力邊界施加技術(shù)、分布隨動的位移邊界施加技術(shù)，研發(fā)了深埋條件下活斷層蠕滑錯動的物理模擬試驗設(shè)備，如圖2所示，實現(xiàn)了川藏鐵路穿活斷層錯動的關(guān)鍵要素（地應(yīng)力和復(fù)雜斷層地質(zhì)結(jié)構(gòu)）的精準(zhǔn)模擬； 

　?。?）提出了一套適用于深埋條件活斷層蠕滑錯動模擬的試驗方法，通過試驗辨識出不同地應(yīng)力條件和斷層地質(zhì)結(jié)構(gòu)下斷層錯動位移分布模式，如圖3所示，揭示了不同條件下斷層不同部位的位移分配比例特征及破碎帶內(nèi)位移梯度變化規(guī)律，提出了基于位移梯度的斷錯風(fēng)險指標(biāo)，實現(xiàn)了活斷層區(qū)域圍巖與結(jié)構(gòu)斷錯風(fēng)險的準(zhǔn)確評價； 

　?。?）基于大型模型試驗成果，揭示了隧道結(jié)構(gòu)對斷層位移分布特征的影響和斷錯過程中隧道結(jié)構(gòu)的響應(yīng)規(guī)律，辨識出了斷錯過程中襯砌破壞演化規(guī)律、破壞形態(tài)、位置及范圍，如圖4所示，驗證了位移分布模式和梯度作為結(jié)構(gòu)破壞程度評價和結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計依據(jù)的科學(xué)性。 

　　相關(guān)研究成果得到了國家自然科學(xué)基金委川藏鐵路重大基礎(chǔ)科學(xué)問題專項項目“深埋超長隧道工程災(zāi)變機(jī)制：課題1-穿越活動斷裂帶超長隧道工程斷錯災(zāi)變機(jī)制與防控技術(shù)”和國家自然科學(xué)基金-雅礱江聯(lián)合基金重點項目“深部斷層活化規(guī)律與洞室群穩(wěn)定性和環(huán)境安全性評價”的資助。 

　　論文鏈接1：http://ytlx.whrsm.ac.cn/CN/volumn/volumn_1448.shtml 

　　論文鏈接2：http://www.zndxzk.com.cn/ 

　　論文鏈接3：http://www.rmcjzz.com/CN/10.16232/j.cnki.1001-4179.2019.11.025 

圖1 川藏鐵路沿線活動斷裂帶分布圖（據(jù)郭長寶等(2021)） 

圖2 深埋條件下活斷層蠕滑錯動的物理模擬試驗設(shè)備 

圖3 斷層錯動位移分布模式 

圖4 穿活斷層隧道襯破壞特征試驗成果 

（文/圖 巖體工程多場耦合效應(yīng)組）