为探索断层错动对浅埋地铁隧道的影响,研究者以乌鲁木齐地铁隧道穿越西山断裂带北支为依托,采用有限元方法,通过对断层上盘施加位移,深入分析了穿越逆断层上覆土中的城市浅埋地铁隧道衬砌在断层错动距离、隧道埋深发生变化时的受力与变形规律。研究表明,在断层错动作用下,衬砌竖向位移呈“S”形变化,而衬砌的影响范围几乎不受错距的影响。随着断层错距的增加,衬砌位移、内力与纵向应力均逐渐增大。随着隧道埋深的减小,衬砌内力和纵向应力的最大值逐渐降低,显示出浅埋隧道的特殊性。

衬砌的剪力和轴力在断层错动面处达到最大值,而弯矩和纵向应力最大值则分布在断层错动面两侧。这表明在实际工程中,隧道设计应特别注重这些关键位置的设防。对于类似情况的详细分析,可以参考相关研究,如基于ANSYS结构受力分析的隧道衬砌设计方法,该研究提供了更多关于隧道衬砌受力的设计方法。关于浅埋隧道施工过程中可能引起的沉降问题,郑州地铁浅埋暗挖通道施工引起的沉降分析也提供了有价值的参考数据。

在断层错动面及其附近,衬砌受力变化显著,弯矩和纵向应力的变化尤为明显。因此,工程设计中应重点关注这些区域,采取有效措施以增强隧道的抗断层错动能力。有关隧道施工过程中衬砌受力变化的深入探讨,参见地铁隧道盾构施工管片受力分析的相关内容,该文对隧道盾构施工中的衬砌受力问题进行了系统分析。