本文關(guān)鍵詞：盾構(gòu)施工煤礦斜井涌水量預(yù)測與襯砌泄水壓問題研究

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【摘要】：隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展,煤炭能源消耗持續(xù)增長,許多煤礦已經(jīng)進入深部開采。在富水高壓區(qū)域修建煤礦斜井時,如何對斜井涌水量進行預(yù)測,以及對高水壓荷載進行泄壓,成為斜井設(shè)計和施工過程中亟需解決的問題。本文以新街臺閣廟礦區(qū)盾構(gòu)施工煤礦斜井工程為依托,在分析現(xiàn)有成果的基礎(chǔ)上,基于流-固耦合作用機理,通過使用FLAC3D有限差分軟件,對斜井采用不同的防排水型式下滲流力學特征和涌水量進行研究,并分析了不同泄水式管片參數(shù)對涌水量和襯砌水壓的影響。本文的主要研究內(nèi)容及成果如下：(1)廣泛調(diào)研國內(nèi)外盾構(gòu)施工斜井(隧道)資料,并結(jié)合該工程實際情況,總結(jié)出適合該工程的涌水量預(yù)測方法、襯砌抗水壓方法和防排水型式。(2)對斜井淺埋段采用全封堵和堵水限排的防排水型式下盾構(gòu)掘進施工進行了流-固耦合數(shù)值模擬,探明了滲流場、斜井涌水量、襯砌背后水壓力、襯砌應(yīng)力和位移隨掘進長度的變化規(guī)律,提出了適合淺埋段的防排水型式。(3)對斜井深埋段高水壓環(huán)境下采用泄水式管片進行了流-固耦合數(shù)值模擬,研究了不同泄水孔數(shù)量、不同泄水孔位置以及不同注漿圈滲透系數(shù)下涌水量、襯砌水壓、襯砌應(yīng)力和位移,探明了涌水量與襯砌水壓的具體變化關(guān)系,并給出了適合本工程的泄水孔設(shè)計參數(shù)最優(yōu)解。
【關(guān)鍵詞】：煤礦斜井 盾構(gòu)法 涌水量 襯砌水壓 泄水式管片
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD742
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 隧道(斜井)防排水模式研究12-13
• 1.2.2 涌水量預(yù)測方法研究13-14
• 1.2.3 隧道襯砌水壓力研究14-15
• 1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線15-17
• 1.3.1 研究內(nèi)容15-16
• 1.3.2 技術(shù)路線16-17
• 第2章 盾構(gòu)施工煤礦斜井涌水量預(yù)測與襯砌抗水壓方法17-29
• 2.1 盾構(gòu)(TBM)施工斜井應(yīng)用現(xiàn)狀研究17-20
• 2.1.1 盾構(gòu)(TBM)工作原理17-18
• 2.1.2 盾構(gòu)(TBM)施工主要優(yōu)點18-19
• 2.1.3 雙模式盾構(gòu)施工優(yōu)點19-20
• 2.2 富水煤礦斜井涌水量預(yù)測方法與抗水壓方法20-24
• 2.2.1 涌水量預(yù)測方法20-22
• 2.2.2 管片抗水壓方法22-24
• 2.2.3 綜合防排水措施24
• 2.3 依托工程概況24-27
• 2.3.1 工程背景24-25
• 2.3.2 工程地質(zhì)條件25-26
• 2.3.3 水文地質(zhì)條件26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-29
• 第3章 斜井淺埋段盾構(gòu)施工流-固耦合特征研究29-51
• 3.1 概述29
• 3.2 流-固耦合基本原理與假設(shè)29-32
• 3.2.1 基本原理29-31
• 3.2.2 FLAC~(3D)流-固耦合計算原理31-32
• 3.2.3 基本假設(shè)32
• 3.3 斜井淺埋段全封堵方案流-固耦合分析32-40
• 3.3.1 數(shù)值模型32-34
• 3.3.2 滲流場結(jié)果分析34-36
• 3.3.3 滲流量結(jié)果分析36-37
• 3.3.4 襯砌背后孔隙水壓分析37-38
• 3.3.5 管片應(yīng)力分析38-39
• 3.3.6 管片位移分析39-40
• 3.4 斜井淺埋段堵水限排方案流-固耦合分析40-48
• 3.4.1 數(shù)值模型40-41
• 3.4.2 滲流場結(jié)果分析41-42
• 3.4.3 滲流量結(jié)果分析42-44
• 3.4.4 襯砌背后孔隙水壓分析44-47
• 3.4.5 管片應(yīng)力分析47-48
• 3.4.6 管片位移分析48
• 3.5 全堵式與堵水限排防排水方案適應(yīng)性分析48-50
• 3.5.1 對襯砌水壓力適應(yīng)性48-49
• 3.5.2 對斜井涌水量適應(yīng)性49-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第4章 斜井深埋段TBM施工流-固耦合特征研究51-81
• 4.1 概述51
• 4.2 深埋段計算區(qū)域選取與數(shù)值模型51-54
• 4.2.1 計算代表區(qū)域51-52
• 4.2.2 數(shù)值模型概況52-54
• 4.2.3 掘進模擬分析54
• 4.3 計算結(jié)果分析54-60
• 4.3.1 滲流場與孔隙水壓結(jié)果分析54-56
• 4.3.2 滲流量結(jié)果分析56
• 4.3.3 應(yīng)力場分析56-59
• 4.3.4 位移場分析59
• 4.3.5 計算結(jié)果小結(jié)與分析59-60
• 4.4 不同泄水孔數(shù)量流-固耦合計算與結(jié)果分析60-65
• 4.4.1 管片背后孔隙水壓結(jié)果分析60-62
• 4.4.2 滲流量結(jié)果分析62-63
• 4.4.3 管片應(yīng)力分析63-64
• 4.4.4 管片位移分析64-65
• 4.5 不同泄水孔開孔角度流-固耦合計算與結(jié)果分析65-70
• 4.5.1 管片背后孔隙水壓結(jié)果分析66-68
• 4.5.2 滲流量結(jié)果分析68
• 4.5.3 管片應(yīng)力分析68-69
• 4.5.4 管片位移分析69-70
• 4.6 不同注漿圈滲透系數(shù)流-固耦合計算與結(jié)果分析70-75
• 4.6.1 管片背后孔隙水壓結(jié)果分析70-73
• 4.6.2 滲流量結(jié)果分析73
• 4.6.3 管片應(yīng)力分析73-74
• 4.6.4 管片位移分析74-75
• 4.7 單一變量下泄水式管片設(shè)計參數(shù)優(yōu)化分析75-79
• 4.7.1 泄水孔數(shù)量最優(yōu)解76-77
• 4.7.2 泄水孔開孔角度最優(yōu)解77-78
• 4.7.3 注漿圈滲透系數(shù)最優(yōu)解78-79
• 4.8 本章小結(jié)79-81
• 結(jié)論與建議81-83
• 致謝83-84
• 參考文獻84-87
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文、發(fā)明專利與參與的科研項目87

【參考文獻】

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本文編號：759434