一种穿越活动断层的波纹管态隧道结构

本发明涉及地下工程，特别涉及一种穿越活动断层的波纹管态隧道结构。

背景技术：

1、在复杂的地质环境，隧道会不可避免地穿越活动断层，当活动断层发生错动时，地层中将会产生永久位移，导致隧道结构严重损害。

2、蠕滑错动是断层活动的主要方式，也属于其中一种位错；发生蠕滑错动的活动断层为蠕滑断层，而目前穿越蠕滑断层的隧道结构主要采用超挖设计和铰接设计。

3、超挖设计是根据蠕滑断层可能产生的最大位错来扩大隧道断面的技术手段，但超挖设计是以抗为主，依靠自身刚度和大净空来抵御地层变形，隧道结构易在产生大位错时被破坏。

4、另外，铰接设计则是在断层带及其两侧一定范围内设置多个相对独立且刚性的隧道节段，并尽量减小隧道节段的长度，且各隧道节段之间通过铰接连接，使得隧道能在一定程度上适应蠕滑断层的位移，但在产生大位错时，易造成隧道变形过大，影响行车安全。

技术实现思路

1、为此，本发明为解决上述问题，提供一种穿越活动断层的波纹管态隧道结构，以能够有效提升隧道对活动断层产生大位错时的抵抗性。

2、为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

3、一种穿越活动断层的波纹管态隧道结构，包括第一地层和第二地层，且活动断层位于所述第一地层和所述第二地层之间，隧道依次经过所述第一地层、所述活动断层和所述第二地层，还包括弹性体、至少两个中空的支撑体以及连接相邻两个支撑体的连接体；隧道具有大断面的扩挖段，所述扩挖段穿越所述活动断层；所述支撑体和所述连接体均具有刚性，至少两个支撑体沿隧道延伸方向呈间距设置在所述扩挖段中，所述支撑体的外周壁抵接所述扩挖段的内周壁；所述弹性体包括设置在每两个相邻支撑体之间的第一弹性体和第二弹性体，当隧道沿其延伸方向变形时，所述第一弹性体能够约束隧道张开变形，且所述第二弹性体能够约束隧道挤压变形。

4、进一步的，所述支撑体为金属结构件；所述支撑体的截面形状为环形、马蹄形或者直墙拱形。

5、进一步的，所述支撑体的横断面积大于相邻所述扩挖段的隧道的横断面积，且所述支撑体的横断面积等于隧道的扩挖段的横断面积。

6、进一步的，所述支撑体的内周壁具有两个径向向内凸起延伸且间距设置的支撑壁，所述连接体设置在与之相邻的两个支撑体之间；两个支撑体的支撑壁和所述连接体通过一连接件固定连接。

7、进一步的，所述连接体为钢筋混凝土结构件。

8、进一步的，所述第一弹性体为多个弹簧，多个弹簧装配在两个相邻支撑体之间。

9、进一步的，所述弹簧通过焊接固定在两个相邻支撑体的壁体上。

10、进一步的，所述第二弹性体为多个橡胶垫，多个橡胶垫设置在两个相邻支撑体之间，且每个橡胶垫位于两个相邻弹簧之间；所述橡胶垫沿隧道延伸方向的两端分别抵接与之配合的支撑体的壁体上。

11、进一步的，隧道具有两个正常段以及连接在两个正常段之间的所述扩挖段，所述第一地层和所述第二地层内均设置有所述正常段，所述扩挖段依次经过所述第一地层、所述活动断层和所述第二地层；隧道的内周面上设置有防水层。

12、进一步的，隧道的正常段内设置有纵向配筋，所述纵向配筋通过焊接分别固定在与所述扩挖段沿隧道延伸方向的两端相抵接的支撑体上。

13、通过本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：

14、通过大断面的扩挖段，能够提供较大的净空，以有利于抵抗所述活动断层在发生蠕滑错动时形成的隧道断面变形，再通过沿隧道延伸方向(即纵向)呈间距设置的支撑体以及连接相邻两个支撑体的连接体，以使在所述扩挖段的隧道结构沿纵向方向上是不连续的，以实现较好的适应地层变形能力。

15、当隧道沿纵向变形时，所述第一弹性体能够约束隧道向外张开变形，且所述第二弹性体能够约束隧道向内挤压变形，能够有效提升隧道对活动断层产生大位错时的抵抗性，即所述活动断层发生大位错时形成的隧道变形量控制在规定范围内，以防止隧道结构受到严重破坏或损害，并保证隧道内的行车安全。

技术特征：

1.一种穿越活动断层的波纹管态隧道结构，包括第一地层和第二地层，且活动断层位于所述第一地层和所述第二地层之间，隧道依次经过所述第一地层、所述活动断层和所述第二地层，其特征在于：还包括弹性体、至少两个中空的支撑体以及连接相邻两个支撑体的连接体；

2.根据权利要求1所述的穿越活动断层的波纹管态隧道结构，其特征在于：所述支撑体为金属结构件；所述支撑体的截面形状为环形、马蹄形或者直墙拱形。

3.根据权利要求1所述的穿越活动断层的波纹管态隧道结构，其特征在于：所述支撑体的横断面积大于相邻所述扩挖段的隧道的横断面积，且所述支撑体的横断面积等于隧道的扩挖段的横断面积。

4.根据权利要求1或2或3所述的穿越活动断层的波纹管态隧道结构，其特征在于：所述支撑体的内周壁具有两个径向向内凸起延伸且间距设置的支撑壁，所述连接体设置在与之相邻的两个支撑体之间；两个支撑体的支撑壁和所述连接体通过一连接件固定连接。

5.根据权利要求1或2或3所述的穿越活动断层的波纹管态隧道结构，其特征在于：所述连接体为钢筋混凝土结构件。

6.根据权利要求1所述的穿越活动断层的波纹管态隧道结构，其特征在于：所述第一弹性体为多个弹簧，多个弹簧装配在两个相邻支撑体之间。

7.根据权利要求6所述的穿越活动断层的波纹管态隧道结构，其特征在于：所述弹簧通过焊接固定在两个相邻支撑体的壁体上。

8.根据权利要求6或7所述的穿越活动断层的波纹管态隧道结构，其特征在于：所述第二弹性体为多个橡胶垫，多个橡胶垫设置在两个相邻支撑体之间，且每个橡胶垫位于两个相邻弹簧之间；所述橡胶垫沿隧道延伸方向的两端分别抵接与之配合的支撑体的壁体上。

9.根据权利要求1或2或3所述的穿越活动断层的波纹管态隧道结构，其特征在于：隧道具有两个正常段以及连接在两个正常段之间的所述扩挖段，所述第一地层和所述第二地层内均设置有所述正常段，所述扩挖段依次经过所述第一地层、所述活动断层和所述第二地层；隧道的内周面上设置有防水层。

10.根据权利要求9所述的穿越活动断层的波纹管态隧道结构，其特征在于：隧道的正常段内设置有纵向配筋，所述纵向配筋通过焊接分别固定在与所述扩挖段沿隧道延伸方向的两端相抵接的支撑体上。

技术总结
本发明公开一种穿越活动断层的波纹管态的隧道结构，包括第一地层、第二地层和活动断层，还包括弹性体、至少两个中空的支撑体以及连接相邻两个支撑体的连接体，隧道具有穿越活动断层的扩挖段，支撑体和连接体均具有刚性，至少两个支撑体呈间距设置在扩挖段中，支撑体的外周壁抵接扩挖段的内周壁，弹性体包括第一弹性体和第二弹性体；当隧道变形时，第一弹性体能够约束隧道张开变形，且第二弹性体能够约束隧道挤压变形，能够有效提升隧道对活动断层产生大位错时的抵抗性，即活动断层发生大位错时形成的隧道变形量控制在规定范围内，以防止隧道结构受到严重破坏或损害，并保证隧道内的行车安全。

技术研发人员：郭翔宇,蔡奇鹏,杨琪,方舒新
受保护的技术使用者：华侨大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16