黄土隧洞安全系数初探

摘要

通过分析黄土破坏机理及形式，借鉴有限元强度折减法的思想，探索性提出黄土隧洞剪切与拉裂安全系数的定义及计算方法。文章先采用FLAC^3D分析软件，模拟无衬砌黄土隧洞开挖，计算稳定安全系数。不断降低土体的抗剪切强度参数C—tanφ，使黄土隧洞达到极限破坏状态，此时的折减系数即为剪切安全系数。不断降低土体的抗拉强度参数，黄土隧洞内临空面上（不包括底部临空面）出现第一个拉裂破坏单元时，表明黄土隧洞发生拉裂破坏，定义拉裂安全系数为实际抗拉强度与破坏时折减抗拉强度的比值。采用ANSYS分析软件，模拟跨度较大黄土隧洞开挖，根据不同支护方式：老式支护和复合支护，分别计算围岩和衬砌安全系数，比较支护前后安全系数变化。提出了黄土隧洞的稳定必须同时满足两个要求：初期支护后土体围岩的安全系数不小于1．15～1．2；根据规范要求二次支护后衬砌结构的安全系数大于2．0～2．4，以确保隧洞在施工与运行过程中的工程安全。