【摘要】：采空區(qū)地層離散性大,小凈距隧道近接下穿不同傾角薄煤層采空區(qū)開挖將引起采空區(qū)內(nèi)腔塌陷。建立小凈距隧道近接下穿采空區(qū)地層開挖模型,對比分析采空區(qū)傾角為0°、15°、25°、40°時先行洞監(jiān)測面洞周位移和初支內(nèi)力。結(jié)果表明:后行洞初支閉合時,采空區(qū)傾角為15°時,拱頂下沉量最大;采空區(qū)傾角為40°時,仰拱隆起量和拱腰水平收斂量最大;隨著采空區(qū)傾角增大,初期支護正(內(nèi))彎矩分布和軸力最大位置有向近接采空區(qū)側(cè)移動的趨勢,偏壓越嚴重;應(yīng)力集中逐漸由右拱腳向左拱腳移動。最大偏心距出現(xiàn)在拱腳處,采空區(qū)傾角為15°時,偏心距最小,初期支護穩(wěn)定性最好;傾角為40°時,偏心距最大,不利于初期支護穩(wěn)定。
【圖文】：

圖1采空區(qū)與隧道空間位置圖2三維有限元模型(采空區(qū)傾角15°)為了消除邊界效應(yīng)的影響，模型中測試斷面選在模型縱向中間斷面(Y=8m處)，分別在隧道斷面的拱頂、仰拱、左右拱腰、拱肩和拱腳處布置監(jiān)測點，分別監(jiān)測拱頂和仰拱的豎向位移，拱肩、拱腰和拱腳的水平位移以及各個測點處的內(nèi)力。測試斷面監(jiān)測點布置如圖3所示。圖3測試斷面監(jiān)測點布置2.2模型參數(shù)的選取通過弱化圍巖參數(shù)來實現(xiàn)對采空區(qū)“三帶”的模擬，參考《公路隧道設(shè)計規(guī)范》(JTGD70—2004)，文中采空區(qū)圍巖級別取為Ⅴ級，基巖圍巖級別選為Ⅳ級，采空區(qū)冒落帶高度3m，裂隙帶高度12m。采空區(qū)下部為基巖。采空區(qū)冒落帶，裂隙帶，彎曲帶，基巖各參數(shù)見表1。表1圍巖各參數(shù)取值項目密度/(kg/m3)體積模量/MPa剪切模量/MPa內(nèi)摩擦角/(°)黏聚力/MPa抗拉強度/MPa冒落帶15001000206150.0000.0裂隙帶17001330286200.1250.3彎曲帶18501390362250.2000.5基巖20001670556300.2001.03開挖模擬隧道擬采用上下臺階法開挖，開挖同時完成支護，上臺階開挖7步后開始下臺階的開挖，并支護上下臺階。開挖順序為先開挖左洞后開挖右洞，每步開挖進尺為2m，上下臺階法的開挖步驟為:開挖上臺階(第1個進尺)→開挖上臺階(第2個進尺)，支護(第1個進尺)→開挖上臺階(第3個進尺)，支護(第2個進尺)→依次循環(huán)開挖→開挖上臺階(第7個進尺)，開挖下臺階(第1個進尺)，支護上臺階(第6個進尺)→開挖上臺階(第8個進尺)，開挖下臺階(第1個進尺)，支護上臺階(第7個進尺)，支護下臺階(第1個進尺)→依次循環(huán)開挖。開挖并完成支護，，左右洞共需29步。對于開挖的模擬，通過改變單元的材參實現(xiàn)。隧道內(nèi)部土體及襯砌均為預(yù)設(shè)單元，分部開挖時，隧道核心土單元賦參為空

圖1采空區(qū)與隧道空間位置圖2三維有限元模型(采空區(qū)傾角15°)為了消除邊界效應(yīng)的影響，模型中測試斷面選在模型縱向中間斷面(Y=8m處)，分別在隧道斷面的拱頂、仰拱、左右拱腰、拱肩和拱腳處布置監(jiān)測點，分別監(jiān)測拱頂和仰拱的豎向位移，拱肩、拱腰和拱腳的水平位移以及各個測點處的內(nèi)力。測試斷面監(jiān)測點布置如圖3所示。圖3測試斷面監(jiān)測點布置2.2模型參數(shù)的選取通過弱化圍巖參數(shù)來實現(xiàn)對采空區(qū)“三帶”的模擬，參考《公路隧道設(shè)計規(guī)范》(JTGD70—2004)，文中采空區(qū)圍巖級別取為Ⅴ級，基巖圍巖級別選為Ⅳ級，采空區(qū)冒落帶高度3m，裂隙帶高度12m。采空區(qū)下部為基巖。采空區(qū)冒落帶，裂隙帶，彎曲帶，基巖各參數(shù)見表1。表1圍巖各參數(shù)取值項目密度/(kg/m3)體積模量/MPa剪切模量/MPa內(nèi)摩擦角/(°)黏聚力/MPa抗拉強度/MPa冒落帶15001000206150.0000.0裂隙帶17001330286200.1250.3彎曲帶18501390362250.2000.5基巖20001670556300.2001.03開挖模擬隧道擬采用上下臺階法開挖，開挖同時完成支護，上臺階開挖7步后開始下臺階的開挖，并支護上下臺階。開挖順序為先開挖左洞后開挖右洞，每步開挖進尺為2m，上下臺階法的開挖步驟為:開挖上臺階(第1個進尺)→開挖上臺階(第2個進尺)，支護(第1個進尺)→開挖上臺階(第3個進尺)，支護(第2個進尺)→依次循環(huán)開挖→開挖上臺階(第7個進尺)，開挖下臺階(第1個進尺)，支護上臺階(第6個進尺)→開挖上臺階(第8個進尺)，開挖下臺階(第1個進尺)，支護上臺階(第7個進尺)，支護下臺階(第1個進尺)→依次循環(huán)開挖。開挖并完成支護，左右洞共需29步。對于開挖的模擬，通過改變單元的材參實現(xiàn)。隧道內(nèi)部土體及襯砌均為預(yù)設(shè)單元，分部開挖時，隧道核心土單元賦參為空

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