交通隧道、引水（输水）隧洞、能源输送管路等超长线性工程是解决区域交通不便、经济不协调、水资源分配不均及能源跨区域调配的重要工程载体，川藏铁路、滇中引水等一批国家重大项目均建设在我国西部和西南部构造活跃地区，此类工程的部分线路难以避免穿越活断层，如图1所示。活断层长期蠕滑错动引起的深埋隧道（洞）围岩、衬砌或管道等工程结构物的破坏，是此类工程建设和运行中的关键难题。深入研究穿越活断层隧道（洞）错动位移分布模式与结构破坏机理，可为隧道（洞）抗错和适错技术研发及方案设计的提供依据。
中国科学院武汉岩土力学研究所岩体工程多场耦合效应学科方向组研究员张传庆、周辉等基于川藏铁路隧道大部分区段位于“侧向走滑区”的地质事实，以走滑活断层错动位移演化模式及其控制为主攻方向，开展了大量模型试验研究，取得了系列进展：
（1）发明了刚柔相济三向应力边界施加技术、分布随动的位移边界施加技术，研发出深埋条件下活断层蠕滑错动的物理模拟试验设备，如图2所示，实现了川藏铁路穿活断层错动的关键要素（地应力和复杂断层地质结构）的精准模拟；
（2）提出一套适用于深埋条件活断层蠕滑错动模拟的试验方法，通过试验辨识出不同地应力条件和断层地质结构下断层错动位移分布模式，如图3所示，揭示出不同条件下断层不同部位的位移分配比例特征及破碎带内位移梯度变化规律，提出基于位移梯度的断错风险指标，实现了活断层区域围岩与结构断错风险的准确评价；
（3）基于大型模型试验成果，揭示出隧道结构对断层位移分布特征的影响和断错过程中隧道结构的响应规律，辨识出断错过程中衬砌破坏演化规律、破坏形态、位置及范围，如图4所示，验证了位移分布模式和梯度作为结构破坏程度评价和结构参数设计依据的科学性。
研究工作得到国家自然科学基金委员会川藏铁路重大基础科学问题专项项目“深埋超长隧道工程灾变机制：课题1-穿越活动断裂带超长隧道工程断错灾变机制与防控技术”和国家自然科学基金-雅砻江联合基金重点项目“深部断层活化规律与洞室群稳定性和环境安全性评价”的资助。
论文链接：、、
图1.川藏铁路沿线活动断裂带分布图
图2.深埋条件下活断层蠕滑错动的物理模拟试验设备
图3.断层错动位移分布模式
图4.穿活断层隧道衬破坏特征试验成果
研究团队单位：武汉岩土力学研究所
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