如何確保地鐵隧道的地基穩(wěn)定是地鐵建設(shè)必須首先解決的重大技術(shù)問題,多數(shù)情況下,在地鐵建設(shè)的勘察設(shè)計階段,通過合理選址和采取適當?shù)某Ｒ?guī)技術(shù)措施,問題即可得以解決。然而也有例外,新建烏魯木齊市軌道交通1號線由于各種條件限制,必須穿越六道灣煤礦的兩大塌陷區(qū)（俗稱南大槽和北大槽）,在煤礦塌陷區(qū)上新建地鐵隧道,國內(nèi)外尚無先例,沒有成功的經(jīng)驗可供借鑒。因此,如何安全穿越塌陷區(qū)以確保建成后的地鐵隧道長期運營安全,從工程規(guī)劃伊始就作為一項重大難題擺在了建設(shè)者面前。本文即以地鐵穿越塌陷區(qū)為研究對象,采用綜合研究手段,對塌陷區(qū)的形成過程、殘余變形趨向以及塌陷區(qū)側(cè)壁圍巖穩(wěn)定性展開了深入研究,在此基礎(chǔ)上,首次提出并設(shè)計了“樁基+地下梁+錨桿樁+斜拉錨索”綜合穿越方案,并取得了良好的工程效果,實現(xiàn)了新建地鐵隧道對煤礦塌陷區(qū)的順利穿越。本文獲得如下主要研究結(jié)論:（1）基于突變理論和廣義H-B強度準則,建立了塌陷區(qū)殘留空區(qū)頂煤冒落失穩(wěn)非線性研究模型,利用該模型對探測出的塌陷區(qū)殘留空區(qū)進行預(yù)測,得到的塌陷區(qū)殘留空區(qū)的頂煤穩(wěn)定性預(yù)測結(jié)果均為穩(wěn)定狀態(tài),說明后期塌陷區(qū)內(nèi)殘留小型空區(qū)頂煤不會發(fā)生突變失穩(wěn)破壞和頂煤筒狀塌落破壞現(xiàn)... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：180 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 問題的提出
    1.2 研究目的和意義
    1.3 采空區(qū)頂板穩(wěn)定性分析研究現(xiàn)狀
    1.4 采空區(qū)殘余變形研究現(xiàn)狀
    1.5 采空區(qū)圍巖穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀
    1.6 穿越采空區(qū)施工技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.6.1 公路穿越采空區(qū)施工技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.6.2 鐵路穿越采空區(qū)施工技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.6.3 隧道穿越采空區(qū)施工技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.7 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.7.1 研究內(nèi)容
        1.7.2 技術(shù)路線
2 工程概況
    2.1 工程簡介
    2.2 工程地質(zhì)條件
        2.2.1 地理位置
        2.2.2 氣象情況
        2.2.3 地形地貌
        2.2.4 地質(zhì)構(gòu)造
        2.2.5 地層巖性
    2.3 水文地質(zhì)特性
    2.4 采空區(qū)形成過程
    2.5 殘留采空區(qū)分布范圍探測研究
        2.5.1 瞬變電磁法成果
        2.5.2 跨孔波速法成果
        2.5.3 殘留采空區(qū)分布位置統(tǒng)計
    2.6 本章小結(jié)
3 塌陷區(qū)巖土體特性試驗研究
    3.1 巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗研究
        3.1.1 巖石物理性質(zhì)試驗
        3.1.2 巖石形變參數(shù)試驗
        3.1.3 巖石單軸壓縮試驗
        3.1.4 巖石三軸壓縮試驗
        3.1.5 巖石軟弱結(jié)構(gòu)面飽和直剪試驗
    3.2 塌陷區(qū)回填物物理力學(xué)性質(zhì)研究
        3.2.1 塌陷區(qū)回填物的成分組成
        3.2.2 塌陷區(qū)回填物的物理力學(xué)性質(zhì)
    3.3 塌陷區(qū)側(cè)壁圍巖特性試驗結(jié)果
        3.3.1 側(cè)壁圍巖的成分組成
        3.3.2 側(cè)壁圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)
        3.3.3 側(cè)壁圍巖巖體物理力學(xué)參數(shù)選取
    3.4 本章小結(jié)
4 塌陷區(qū)殘留空區(qū)頂煤冒落失穩(wěn)研究
    4.1 概述
    4.2 突變理論
        4.2.1 突變理論基本思想
        4.2.2 突變模型構(gòu)建
    4.3 采空區(qū)頂煤突變失穩(wěn)模型
        4.3.1 采空區(qū)頂煤結(jié)構(gòu)力學(xué)模型
        4.3.2 采空區(qū)頂煤結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的尖點突變模型
    4.4 采空區(qū)頂煤筒狀塌落極限平衡分析
        4.4.1 采空區(qū)頂煤筒狀塌落機理分析
        4.4.2 采空區(qū)頂煤筒狀塌落模型
    4.5 基于廣義H-B強度準則的采空區(qū)頂煤筒狀塌落極限平衡分析
        4.5.1 H-B強度準則研究進展
        4.5.2 采空區(qū)頂煤筒狀塌落的穩(wěn)定性分析
    4.6 模型驗證及預(yù)測
        4.6.1 采空區(qū)頂煤的突變失穩(wěn)計算
        4.6.2 基于廣義H-B強度準則的矩形采場頂煤穩(wěn)定性分析
        4.6.3 塌陷區(qū)殘留空區(qū)頂煤穩(wěn)定性預(yù)測
    4.7 本章小結(jié)
5 塌陷區(qū)殘余變形研究
    5.1 急傾斜特厚煤層塌陷區(qū)殘余變形機理分析
    5.2 基于開采影響傳播角的殘余變形預(yù)計模型研究
        5.2.1 概率積分法計算模型
        5.2.2 開采影響傳播規(guī)律
        5.2.3 開采沉陷預(yù)計模型
        5.2.4 基于開采影響傳播角的殘余移動變形預(yù)計模型
    5.3 殘余沉降動態(tài)預(yù)測模型
    5.4 理論模型驗證及動態(tài)預(yù)測
        5.4.1 靜態(tài)殘余移動變形驗證
        5.4.2 動態(tài)殘余沉降預(yù)測
    5.5 數(shù)值模擬驗證分析
        5.5.1 有限差分計算原理
        5.5.2 地質(zhì)模型
        5.5.3 數(shù)值模型構(gòu)建及參數(shù)選取
        5.5.4 計算結(jié)果分析
    5.6 塌陷區(qū)穩(wěn)定性描述
    5.7 本章小結(jié)
6 塌陷區(qū)側(cè)壁圍巖穩(wěn)定性研究
    6.1 采空區(qū)側(cè)壁圍巖變形分析
    6.2 塌陷區(qū)側(cè)壁圍巖穩(wěn)定性力學(xué)研究
        6.2.1 塌陷區(qū)側(cè)壁圍巖概述
        6.2.2 塌陷區(qū)側(cè)壁圍巖失穩(wěn)形式描述
        6.2.3 塌陷區(qū)側(cè)壁圍巖力學(xué)模型分析
        6.2.4 計算結(jié)果分析
    6.3 基于離散元模擬的塌陷區(qū)側(cè)壁圍巖穩(wěn)定性研究
        6.3.1 離散元法與UDEC程序簡介
        6.3.2 地質(zhì)模型
        6.3.3 數(shù)值模型構(gòu)建及參數(shù)選取
        6.3.4 數(shù)值模擬結(jié)果分析
    6.4 塌陷區(qū)側(cè)壁圍巖破壞相似模擬試驗研究
        6.4.1 相似模擬試驗原理
        6.4.2 試驗方案設(shè)計
        6.4.3 試驗過程
        6.4.4 試驗結(jié)果及分析
    6.5 本章小結(jié)
7 新建地鐵隧道穿越塌陷區(qū)綜合處治方案研究
    7.1 新建地鐵隧道穿越塌陷區(qū)整體方案提出
    7.2 地鐵隧道穿越南、北大槽地段處治方案
        7.2.1 塌陷區(qū)內(nèi)塌落體處治方案設(shè)計
        7.2.2 塌陷區(qū)側(cè)壁圍巖處治方案設(shè)計
        7.2.3 南、北大槽地段地基方案設(shè)計
    7.3 地鐵隧道穿越槽臺地段地基方案
    7.4 綜合處治方案的效果評價
        7.4.1 綜合處治方案的實施
        7.4.2 綜合處治方案的驗證
    7.5 本章小結(jié)
8 結(jié)論
    8.1 主要結(jié)論
    8.2 創(chuàng)新點
    8.3 研究展望
參考文獻
作者簡歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
[1]特厚急傾斜煤層水平分段開采頂板冒落研究[J]. 黃昌富,田書廣.  煤炭技術(shù). 2017(07)
[2]煤層開采過程中覆巖移動規(guī)律的UDEC數(shù)值模擬[J]. 朱訓(xùn)國,夏洪春,王忠昶.  遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(12)
[3]基于突變理論和廣義H-B強度準則的采空區(qū)頂板穩(wěn)定性分析[J]. 黃昌富,田書廣,吳順川,高永濤.  煤炭學(xué)報. 2016(S2)
[4]Structure20instability20forecasting20and20analysis20of20giant20rock20pillars20in20steeply20dipping20thick20coal20seams[J]. Xing-ping Lai,Huan Sun,Peng-fei Shan,Ming Cai,Jian-tao Cao,Feng Cui.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2015(12)
[5]上覆薄煤層采空區(qū)公路隧道開挖穩(wěn)定性試驗研究[J]. 方勇,周超月,劉書斌,徐晨.  湖南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(07)
[6]崩落法轉(zhuǎn)充填法采礦地表移動二維離散元程序數(shù)值模擬及其規(guī)律驗證[J]. 曹帥,杜翠鳳,母昌平,雷遠坤.  巖土力學(xué). 2015(06)
[7]老采空區(qū)地表殘余移動變形影響函數(shù)研究[J]. 朱廣軼,徐征慧,解陳,郭影.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2014(10)
[8]建筑荷載作用下采空區(qū)頂板巖梁穩(wěn)定性分析[J]. 鄒友峰,柴華彬.  煤炭學(xué)報. 2014(08)
[9]緩傾煤層采空區(qū)滑坡形成機制數(shù)值模擬研究[J]. 趙建軍,肖建國,向喜瓊,黃潤秋,王玉川,史文兵.  煤炭學(xué)報. 2014(03)
[10]D-InSAR監(jiān)測老采空區(qū)殘余變形的試驗[J]. 劉曉菲,鄧喀中,范洪冬,王江濤.  煤炭學(xué)報. 2014(03)

博士論文
[1]基于經(jīng)驗方法和數(shù)值模擬的采場圍巖穩(wěn)定性研究[D]. 張敏思.東北大學(xué) 2015
[2]采動場地殘余變形特征及預(yù)測模型研究[D]. 丁陳建.中國礦業(yè)大學(xué) 2009
[3]急傾斜煤層開采巖層破壞機理及地表移動理論研究[D]. 王明立.煤炭科學(xué)研究總院 2008

碩士論文
[1]采空條件下巖質(zhì)邊坡變形破壞機理研究[D]. 黃剛.成都理工大學(xué) 2013
[2]采動覆巖裂隙場演化及瓦斯運移規(guī)律研究[D]. 李生舟.重慶大學(xué) 2012
[3]豐山銅礦南部礦床1號礦體采場結(jié)構(gòu)參數(shù)及開采順序優(yōu)化研究[D]. 岳濱.昆明理工大學(xué) 2009
[4]淺埋煤層長壁開采頂板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析[D]. 謝大平.西安科技大學(xué) 2008
[5]常家山隧道穿越煤系地層及采空區(qū)段的施工過程數(shù)值模擬研究[D]. 覃羨安.西安科技大學(xué) 2005



本文編號：3178430