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域交通不便、經濟不協調、水資源分配不均及能源跨區域調配的重要工程載體，川藏鐵路、滇中引水等一批國家重大專案均建設在我國西部和西南部構造活躍地區，此類工程的部分線路難以避免穿越活斷層，如圖1所示。活斷層長期蠕滑錯動引起的深埋隧道（洞）圍巖、襯砌或管道等工程結構物的破壞，是此類工程建設和執行中的關鍵難題。深入研究穿越活斷層隧道（洞）錯動位移分佈模式與結構破壞機理，可為隧道（洞）抗錯和適錯技術研發及方案設計的提供依據。
中國科學院武漢岩土力學研究所巖體工程多場耦合效應學科方向組研究員張傳慶、周輝等基於川藏鐵路隧道大部分割槽段位於“側向走滑區”的地質事實，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，取得了系列進展：
（1）發明了剛柔相濟三向應力邊界施加技術、分佈隨動的位移邊界施加技術，研發出深埋條件下活斷層蠕滑錯動的物理模擬試驗裝置，如圖2所示，實現了川藏鐵路穿活斷層錯動的關鍵要素（地應力和複雜斷層地質結構）的精準模擬；
（2）提出一套適用於深埋條件活斷層蠕滑錯動模擬的試驗方法，透過試驗辨識出不同地應力條件和斷層地質結構下斷層錯動位移分佈模式，如圖3所示，揭示出不同條件下斷層不同部位的位移分配比例特徵及破碎帶內位移梯度變化規律，提出基於位移梯度的斷錯風險指標，實現了活斷層區域圍巖與結構斷錯風險的準確評價；
（3）基於大型模型試驗成果，揭示出隧道結構對斷層位移分佈特徵的影響和斷錯過程中隧道結構的響應規律，辨識出斷錯過程中襯砌破壞演化規律、破壞形態、位置及範圍，如圖4所示，驗證了位移分佈模式和梯度作為結構破壞程度評價和結構引數設計依據的科學性。
研究工作得到國家自然科學基金委員會川藏鐵路重大基礎科學問題專項專案“深埋超長隧道工程災變機制：課題1-穿越活動斷裂帶超長隧道工程斷錯災變機制與防控技術”和國家自然科學基金-雅礱江聯合基金重點專案“深部斷層活化規律與洞室群穩定性和環境安全性評價”的資助。
圖1.川藏鐵路沿線活動斷裂帶分佈圖
圖2.深埋條件下活斷層蠕滑錯動的物理模擬試驗裝置
圖3.斷層錯動位移分佈模式
圖4.穿活斷層隧道襯破壞特徵試驗成果
來源：中國科學院武漢岩土力學研究所
