地震影响下无衬砌黄土隧洞围岩稳定性与剪切破坏研究

"地震作用下无衬砌直墙式黄土隧洞的围岩稳定性分析" 在探讨无衬砌直墙式黄土隧洞在地震作用下的围岩稳定性时，研究者程选生和郑颖人采用了动力和静力分析模型。他们利用抗剪强度折减法，结合ANSYS这一专业有限元分析软件，对小跨度无衬砌的黄土隧洞进行了深度分析。在重力分析的基础上，他们进一步进行了地震动力响应分析，以评估这些隧道在地震影响下的稳定性。 通过这些分析，研究者得出了无衬砌黄土隧洞的围岩抗剪强度安全系数，这是衡量隧道安全性的重要指标。他们发现，对于7、8、9度地震烈度下的黄土区域，小跨度浅埋无衬砌隧洞的抗剪强度安全系数均大于2.0。这个数值表明，从黄土围岩材料的剪切破坏角度考虑，这些隧道在设计的地震条件下具有较好的稳定性。 抗剪强度折减法是模拟黄土在地震荷载下逐渐丧失承载能力的一种方法，它考虑了地震过程中土壤的动态特性。在分析中，通过逐步降低黄土的抗剪强度，直到达到破坏状态，从而评估其在地震中的安全性能。 文章指出，黄土隧洞的跨度、覆土厚度和地震烈度是影响围岩抗剪强度安全系数的关键因素。跨度越大，围岩承受的剪切应力会增加，可能导致稳定性下降；覆土厚度越厚，对隧洞的保护效果越好，可提高抗剪强度；而地震烈度的提高将直接加大地震动力作用，使得抗剪强度的需求更高。 此外，对于黄土这种特殊地质条件的研究具有重要意义，因为黄土在地震中的行为与普通岩石或土壤可能有所不同，其高含水率和孔隙结构使得其在地震中的反应更复杂。因此，对黄土隧洞的稳定性研究有助于提升地震区的工程设计标准，确保基础设施的安全性。 这篇研究提供了关于无衬砌直墙式黄土隧洞在地震环境下的关键工程指导，强调了在设计和施工中考虑地震效应的重要性，并为未来类似的工程实践提供了理论支持和计算方法。