【摘要】：隨著我國高速公路網(wǎng)的拓展和完善,修建高速公路隧道不可避免的會有穿越煤層采空區(qū)等不良地質地區(qū)。在隧道施工擾動下,老采空區(qū)二次變形帶來的地質災害是新建隧道建設過程中必然要面對的關鍵問題。本文依托二龍關(滇黔省界)至鎮(zhèn)雄縣高速公路張基屯隧道工程,在對張基屯隧道煤礦采空區(qū)廣泛調查的基礎上,采用數(shù)值模擬手段對采空區(qū)段隧道變形規(guī)律、力學行為及施工控制技術進行了深入分析,取得了以下成果:(1)確定了依托工程隧址區(qū)老采空區(qū)的分布情況、賦存狀態(tài)及采空區(qū)特征,對采空區(qū)的圍巖性質進行了系統(tǒng)闡述,并對張基屯隧道圍巖進行了劃分。(2)根據(jù)位移準則,提出了上覆傾斜采空區(qū)段隧道圍巖穩(wěn)定性的判別標準(即監(jiān)測位移值不大于隧道的極限位移)來確立上覆采空區(qū)段對隧道強影響區(qū)域長度范圍分界值;下伏采空區(qū)段隧道根據(jù)隧道路面結構變形控制指標,綜合提出評判公路隧道結構穩(wěn)定性的位移指標(隧道底部凹陷值),并結合相關規(guī)范給出強影響區(qū)域長度范圍的分界值。考慮傾斜采空區(qū)在空間縱向對隧道的影響效應,建立25個傾斜采空區(qū)段隧道三維數(shù)值計算模型,提取拱頂及拱底特征點沿隧道縱深豎向最終位移,基于上覆及下伏傾斜采空區(qū)強影響區(qū)域劃分標準提取隧道強影響區(qū)域邊界值,通過MATLAB進行數(shù)據(jù)擬合分析,揭示了采高d及穿插交角θ兩種因素影響下采空區(qū)段隧道強影響區(qū)域長度變化規(guī)律。(3)根據(jù)隧道實際施工工況,通過數(shù)值計算的方法,分別建立了CD法、CRD法、臺階法循環(huán)開挖支護計算模型,分析了不同開挖支護方式下隧道洞周圍巖主應力及洞周位移變化規(guī)律,通過對比研究得出,在采空區(qū)段隧道施工過程中,CD法、CRD法開挖支護方式對隧道安全有利,綜合考慮經(jīng)濟及工序復雜程度等因素,在采空區(qū)段破碎圍巖段選擇CD法施工。(4)針對傾斜采空區(qū)段隧道施工控制技術進行研究,得出超前小導管加CD法開挖支護工法的處治措施在上覆傾斜采空區(qū)段施工可靠有效,下伏傾斜段隧道基底注漿加固措施在張基屯隧道下伏傾斜采空區(qū)強影響區(qū)域范圍內的改善效果明顯。通過數(shù)值模擬分析強影響區(qū)域范圍以外采空區(qū)煤柱“活化”對采空區(qū)頂板以上隧道的影響,得出橫斷面內水平采空區(qū)活化后隧道整體下沉,且在拱腰部位發(fā)生圍巖剪切破壞,故強影響區(qū)域外采空區(qū)“活化”對既有隧道結構安全有一定影響,需在施工過程中加強結構強度。
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U455.49
【圖文】：

西安科技大學全日制工程碩士學位論文（5）通過挖除模型中下伏采空區(qū)的煤柱來模擬采空區(qū)“活化”對隧道結構及洞周圍巖的影響，并通過圍巖抗剪安全系數(shù)的計算定量評價下伏采空區(qū)活化對隧道穩(wěn)定性的影響。1.3.3 技術路線本文研究技術路線圖如下圖 1.1 所示：

2 張基屯隧道及采空區(qū)工程地質特征2 張基屯隧道及采空區(qū)工程地質特征區(qū)地理位置關（滇黔省界）至鎮(zhèn)雄縣高速公路為宜賓至畢節(jié)高速公路一部分，主0）位于貴州省與云南省交界處的二龍關，止點（K49+079.661）以平交縣正在施工的南環(huán)路 60m 大街結合部，全線均為新建。主線里程 13.58km/h，主線路基寬度 24.5m，雙向 4 車道。該隧道位于宜賓至畢節(jié)高速雄之間張基屯村段。張基屯隧道隸屬鎮(zhèn)雄縣潑機鎮(zhèn)所轄，有公路通至隧址較好。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 方勇;符亞鵬;楊志浩;楊斌;;公路隧道下穿煤層采空區(qū)開挖過程相似模型試驗[J];土木工程學報;2015年02期

2 方勇;符亞鵬;周超月;楊志浩;;公路隧道下穿雙層采空區(qū)開挖過程模型試驗[J];巖石力學與工程學報;2014年11期

3 孫洪碩;察福超;劉銀龍;;隧道穿越既有采空區(qū)頂板安全厚度研究[J];石家莊鐵道大學學報(自然科學版);2013年S2期

4 郭兆會;;公路隧道穿越急傾斜采空區(qū)的治理技術[J];黑龍江交通科技;2013年09期

5 張志祥;張永波;趙志懷;陳龍;;交通荷載作用下隧道下伏采空區(qū)穩(wěn)定性分析的實驗研究[J];太原理工大學學報;2011年05期

6 崔志盛;趙凱;龔建伍;;公路隧道下伏采空區(qū)施工影響數(shù)值模擬分析[J];探礦工程(巖土鉆掘工程);2011年07期

7 張志沛;彭惠;楊錫平;;喜口池隧道穿越煤礦采空區(qū)段穩(wěn)定性分析與研究[J];煤炭工程;2011年07期

8 趙晨;張召千;;采空區(qū)下鐵路隧道安全巖柱穩(wěn)定性分析[J];山西煤炭;2011年02期

9 竇順;張志強;戴玉;;猴場隧道煤礦采空區(qū)穩(wěn)定性分析及其治理[J];蘭州交通大學學報;2010年06期

10 王樹仁;張海清;慎乃齊;;穿越采空區(qū)橋隧工程危害效應分析及對策[J];解放軍理工大學學報(自然科學版);2009年05期

相關博士學位論文 前1條

1 丁陳建;采動場地殘余變形特征及預測模型研究[D];中國礦業(yè)大學;2009年

相關碩士學位論文 前4條

1 黃永鵬;下伏采空區(qū)段公路隧道結構安全評估及施工控制技術研究[D];西南交通大學;2018年

2 楊斌;單煤層采空區(qū)公路隧道施工力學行為研究[D];西南交通大學;2014年

3 黃磊;公路隧道穿煤礦采空區(qū)段圍巖穩(wěn)定性分析[D];重慶大學;2013年

4 顧義磊;西山坪近水平煤系地層隧道圍巖穩(wěn)定性研究[D];重慶大學;2003年

本文編號：2727867