發(fā)布時間：2017-09-29 11:13

  本文關(guān)鍵詞：含煤隧道圍巖穩(wěn)定性分析及支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 含煤隧道 圍巖穩(wěn)定性 數(shù)值模擬 滲流 支護優(yōu)化

【摘要】：我國地緣遼闊人口眾多,但地域資源分配很不均勻,交通運輸建設(shè)成為我國首當其沖的發(fā)展目標。隧道建設(shè)不可避免的會穿過含煤系巖層地段,含煤地層地質(zhì)情況多錯綜復雜,不穩(wěn)定煤層常給隧道的施工建設(shè)造成嚴重困擾。目前我國針對含煤隧道圍巖穩(wěn)定性的研究較少,含煤隧道較礦區(qū)洞室跨度更大、通車速度更快、路面要求更高,施工規(guī)范難以相互參考。因此針對含煤隧道圍巖穩(wěn)定性的研究具有現(xiàn)實意義和工程應(yīng)用價值。本文以實際工程為研究背景,在對含煤隧道圍巖性狀進行分析的基礎(chǔ)上,利用有限元軟件Midas GTS NX對工程中煤層圍巖穩(wěn)定性進行了數(shù)值模擬,主要進行工作如下:1、結(jié)合當前巖層隧道施工中遇到的問題,闡述了針對巖層穩(wěn)定性研究的常用分析方法,并對含煤隧道的施工處置措施進行了歸納與整理。2、利用有限元軟件Midas GTS NX,選擇合適的巖土模型,針對具體工程進行了不同工況下圍巖穩(wěn)定性的模擬。分析了地下水滲流對巖體穩(wěn)定性的不利影響,認為不含地下水的巖層力學穩(wěn)定性明顯優(yōu)于含地下水巖層,滲流面位于拱頂及拱腰處含煤隧道巖層穩(wěn)定性最差。3、模擬含煤隧道施工中各種走向含煤隧道開挖工況,認為含近水平走向含煤隧道的巖層穩(wěn)定性影響最嚴重,應(yīng)力主要集中在隧道頂部及腰部附近。順坡走向煤層邊墻處應(yīng)力明顯高于逆坡走向煤層。4、對比不同產(chǎn)狀含煤隧道工況數(shù)據(jù),認為隧道含煤部位應(yīng)力往往較為集中,變形最大,在施工中應(yīng)該做好強支護措施。煤層位于隧道拱頂處的圍巖穩(wěn)定性最差,頂部圍巖極易出現(xiàn)冒頂、巖層剝落甚至坍塌,需要在施工中做好預支護,設(shè)立拱架,若有地下水滲流,還需要進行排水防滲措施,進一步保證圍巖的穩(wěn)定性。5、模擬不同煤層厚度情況下含煤隧道圍巖的穩(wěn)定性。通過對比發(fā)現(xiàn)煤層位于施工臺階線上方,隨著煤層厚度的增加圍巖穩(wěn)定性降低;煤層位于臺階線下方,隨著煤層厚度的增加圍巖穩(wěn)定性增加。隧道仰拱處圍巖應(yīng)力受煤層影響最小,說明施做仰拱的重要性。同時下臺階圍巖穩(wěn)定性要優(yōu)于上臺階,在施工設(shè)計時需要注意加強上臺階錨桿、初支的強度,以保證施工的順利進行。最后,通過對圍巖穩(wěn)定性影響的對比分析,總結(jié)出一些圍巖穩(wěn)定性規(guī)律,并對實際工程中的圍巖支護結(jié)構(gòu)提出了一些優(yōu)化建議。
【關(guān)鍵詞】：含煤隧道 圍巖穩(wěn)定性 數(shù)值模擬 滲流 支護優(yōu)化
【學位授予單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U451.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 引言9-14
• 1.1 研究意義9-10
• 1.2 研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 主要研究工作12-14
• 第二章 含煤隧道圍巖性狀分析及處理方法14-26
• 2.1 概述14-19
• 2.1.1 工程地質(zhì)類比法14-15
• 2.1.2 力學分析法15-17
• 2.1.3 不確定性統(tǒng)計法17-18
• 2.1.4 數(shù)值模擬計算法18
• 2.1.5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法18-19
• 2.2 含煤隧道不良地質(zhì)災(zāi)害類型19-20
• 2.3 含煤隧道施工處置措施20-26
• 2.3.1 含煤隧道地質(zhì)調(diào)查20-21
• 2.3.2 地質(zhì)超前預報21-22
• 2.3.3 含煤隧道瓦斯含量監(jiān)控及通風22-24
• 2.3.4 含煤隧道揭煤防突24-26
• 第三章 有限元的實現(xiàn)過程26-43
• 3.1 軟件Midas GTS NX26-29
• 3.1.1 建模注意事項26-27
• 3.1.4 單元體的種類27-29
• 3.2 模型工程背景29-36
• 3.2.1 工程概況29-30
• 3.2.2 水文地質(zhì)情況30-32
• 3.2.3 煤層段地質(zhì)概況32-33
• 3.2.4 隧道土工設(shè)計33-36
• 3.3 有限元模擬過程36-43
• 3.3.1 力學屬性模型和屈服準則38-39
• 3.3.2 Midas GTS NX軟件模擬隧道施工工法39-43
• 第四章 工況模擬及圍巖穩(wěn)定性研究43-78
• 4.1 含煤隧道滲流影響分析43-47
• 4.2 含煤隧道不同傾角煤層對圍巖穩(wěn)定性的影響分析47-50
• 4.2.1 模型建立47-48
• 4.2.2 隧道圍巖模型計算結(jié)果及分析48-50
• 4.3 含煤隧道拱頂分布煤層對圍巖穩(wěn)定性的影響分析50-59
• 4.3.1 模型建立50-51
• 4.3.2 隧道圍巖模型計算結(jié)果及分析51-59
• 4.4 含煤隧道拱腰分布煤層對圍巖穩(wěn)定性的影響分析59-64
• 4.4.1 模型建立59
• 4.4.2 隧道圍巖模型計算結(jié)果及分析59-64
• 4.5 含煤隧道邊墻分布煤層對圍巖穩(wěn)定性的影響分析64-70
• 4.5.1 模型建立64-65
• 4.5.2 隧道圍巖模型計算結(jié)果及分析65-70
• 4.6 含煤隧道底腳仰拱分布煤層對圍巖穩(wěn)定性的影響分析70-76
• 4.6.1 模型建立70-71
• 4.6.2 隧道圍巖模型計算結(jié)果及分析71-76
• 4.7 本章小結(jié)76-78
• 第五章 支護結(jié)構(gòu)優(yōu)化建議78-84
• 5.1 滲流隧道優(yōu)化建議78-79
• 5.2 不同走向含煤隧道優(yōu)化建議79-80
• 5.3 不同部位分布含煤隧道優(yōu)化建議80-84
• 第六章 結(jié)論及展望84-87
• 6.1 結(jié)論84-85
• 6.2 展望85-87
• 參考文獻87-90
• 致謝90-91
• 附錄91

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