【摘要】：煤炭資源一直是我國(guó)的重要能源,隨著我國(guó)煤礦資源的不斷開(kāi)采,形成了許多規(guī)模不一,分布復(fù)雜的煤礦采空區(qū);近年來(lái)隨著國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略與中部崛起戰(zhàn)略的推進(jìn),我國(guó)交通路網(wǎng)系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展,高速公路、高速鐵路建設(shè)日新月異,這勢(shì)必要涉及到公路隧道或鐵路隧道在建設(shè)過(guò)程中穿越各種復(fù)雜空間分布的采空區(qū)的問(wèn)題。本文以曾家山高速公路隧道項(xiàng)目為依托工程,該工程隧址區(qū)存在較多大型煤礦與眾多私人開(kāi)采的小煤窯采空區(qū),給隧道修建帶了巨大的安全隱患。本文通過(guò)數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)與地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)等方法,對(duì)在復(fù)雜地質(zhì)條件下,隧道穿越采空區(qū)段圍巖穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)承載特性等方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。本文的主要研究工作和成果如下:(1)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)和隧道開(kāi)挖揭露的情況表明,隧道進(jìn)口與出口掌子面圍巖破碎,洞身掌子面存在數(shù)條水平煤線,煤層上下節(jié)理較發(fā)育,裂隙水較為發(fā)育,隧道圍巖與掌子面存在滲水現(xiàn)象,圍巖條件較差;并通過(guò)分析圍巖位移測(cè)量成果揭示了現(xiàn)場(chǎng)隧道開(kāi)挖后圍巖的變形規(guī)律;通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)揭示了探測(cè)區(qū)域中小窯采空區(qū)的空間分布特征。(2)通過(guò)考慮當(dāng)?shù)氐匦闻c采空區(qū)空間分布特征,開(kāi)展了三維數(shù)值模擬計(jì)算工作,從地表沉降、圍巖的穩(wěn)定性、初期支護(hù)受力規(guī)律與結(jié)構(gòu)安全系數(shù)等方面,探究了隧址區(qū)域分布的復(fù)雜大型煤礦采空區(qū)對(duì)于隧道圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)在隧道修建中與隧道建成后的影響。(3)采用二維平面彈塑性模擬研究了小窯采空區(qū)位于隧道正上方90°、斜上方45°、水平面0°、斜下方-45°、正下方-90°位置時(shí),隨著小窯采空區(qū)洞徑與凈距變化,隧道圍巖塑性區(qū)發(fā)展、圍巖位移與支護(hù)結(jié)構(gòu)承載的變化規(guī)律。(4)采用有限元強(qiáng)度折減法研究了小窯采空區(qū)對(duì)隧道修建的影響,建立了其影響度評(píng)價(jià)的模型,并進(jìn)行了小窯采空區(qū)空間分布對(duì)隧道穩(wěn)定性的影響度評(píng)價(jià)。總體上,結(jié)果表明從凈距的角度,影響度隨著凈距的增大而減小;從洞徑的角度,影響度隨著采空區(qū)洞徑的增大而增大;從位置分布的角度,上方采空區(qū)對(duì)隧道的影響要大于下方采空區(qū)。
【圖文】：

究的背景及意義區(qū)大多是地下礦產(chǎn)資源開(kāi)采后，所留下的大范圍的不同類型空地區(qū)煤礦資源儲(chǔ)量豐富，煤炭資源一直是我國(guó)重要的能源，建源不斷開(kāi)采，形成了許多規(guī)模不一，分布復(fù)雜的煤礦采空區(qū)；另來(lái)國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略與中部崛起戰(zhàn)略的推進(jìn)，我國(guó)交通路網(wǎng)高速公路、高速鐵路建設(shè)日新月異，，這勢(shì)必要涉及到公路隧道過(guò)程中穿越各種復(fù)雜空間分布采空區(qū)的問(wèn)題，這樣的工程實(shí)例石家莊的高速公路、晉城到焦作高速公路、奎屯到烏魯木齊高公路的建設(shè)中均遇到煤礦采空區(qū)[1]。區(qū)分布往往導(dǎo)致地表變形過(guò)大，圍巖大范圍的不均勻沉降，進(jìn)程受損，如道路開(kāi)裂、地表塌陷、隧道垮塌等地質(zhì)災(zāi)害，不僅的生產(chǎn)生活，也給工程建設(shè)帶來(lái)了直接的安全隱患；而其中公較大，受工程所處隧址的地形、施工開(kāi)挖以及采空區(qū)分布的影響狀復(fù)雜，因而研究公路隧道穿越復(fù)雜分布的煤層采空區(qū)意義重

技術(shù)路線圖
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U455.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2689277