Im Vergleich zu Fernfeldbodenbewegungen weisen Nahfeldbodenbewegungen bei schrägen Störungsbrüchen Merkmale wie Hanging-Wall-Effekt und Geschwindigkeitsimpulse auf, die die Schäden an unterirdischen Strukturen verschärfen. Es wird eine schnelle Multiple-Point-Indirect-Boundary-Elemente-Finite-Elemente-Hybridmethode (FMM-IBEM-FEM) vorgeschlagen, um den dynamischen Bruch schräger Verwerfungen und die Tunnelreaktion vollständig effizient zu simulieren: Die schnelle Multiple-Point-Indirekte-Boundary-Element-Methode (FMM-IBEM) wird verwendet, um den Verwerfungsbruch und großskalige Bodenbewegungen zu simulieren und deren hohe Lösungsgenauigkeit sowie geringen Speicher- und Rechenaufwand auszunutzen; die Finite-Elemente-Methode (FEM) wird zur detaillierten Modellierung des Tunnels und der umliegenden oberflächennahen Gebiete eingesetzt, indem viskoelastische künstliche Randbedingungen angewendet werden, die durch Verwerfungsversatz hervorgerufenen Bodenbewegungen in äquivalente Knotenkräfte auf Randknoten umwandeln, um den Spannungs- und Verschiebungstransfer zwischen FMM-IBEM- und FEM-Rechengebieten zu realisieren. Basierend auf der vorgeschlagenen Methode wurde der Einfluss von Verwerfungsabstand und Verwerfungsneigung auf die seismische Reaktion von ausgekleideten Tunneln in der Nähe schräger Verwerfungen untersucht. Die Ergebnisse zeigen: Unter der Wirkung der horizontalen Komponente der seismischen Antwort treten die maximalen Umgebungsringspannungen im ausgekleideten Tunnel an den Bogenflanken und Bogensohlen auf, während unter der vertikalen Komponente die maximalen Ringspannungen an der Bogengürtelung und Bogenkrone auftreten, wobei erhebliche Restspannungen bestehen. Bei einem Verwerfungsabstand von 2000 m verringert sich der maximale Ringspannungswert an der inneren Bogensohlenwand unter der horizontalen seismischen Komponente um 54 % im Vergleich zum Fall eines Verwerfungsabstands von 0 m; die von einer 90° geneigten Verwerfung erzeugten Bodenbewegungen beeinflussen den ausgekleideten Tunnel am stärksten, wobei gleichzeitig der dynamischen Reaktion des Tunnels in Gebieten mit einer Neigung kleiner als 45° besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden muss.

ausgekleideter Tunnel; dynamische Reaktion; schräge Verwerfung; Randelementmethode; Finite-Elemente-Methode