原文传递
煤系地层浅埋隧道围岩稳定性三维数值模拟
| 论文题名： | 煤系地层浅埋隧道围岩稳定性三维数值模拟 |
| 关键词： | 煤系地层;浅埋隧道;围岩稳定性;三维数值模拟 |
| 摘要： | 我国西部地区存在大量的煤炭资源，修建高速公路不免要穿越煤系地层或煤层采空区。在隧道施工中，煤系地层属于不良地质条件，与此同时隧道埋深较浅，则将对隧道的安全施工造成巨大的危害。因此，对于煤系地层浅埋隧道围岩稳定性的研究就显得尤为重要。 本文运用ADINA有限元软件，对隧道特征段进行三维数值模拟，并对采用两台阶预留核心土开挖方法施工各步的围岩竖向应力及围岩竖向位移进行了分析。之后重点分析了煤层与隧道空间位置不同对围岩稳定性的影响以及锚杆的受力情况，得到以下结论： （1）浅埋煤系地层隧道，开挖后难以形成承载拱，浅埋煤系地层隧道拱顶沉降值偏大，在开挖过程中隧道拱顶沉降剧烈，由于埋深较浅，围岩位移蔓延至地表。 （2）浅埋煤系地层隧道开挖后，由于周围岩体受到扰动，造成围岩应力重分布，且隧道周边岩体应力变化最为明显，隧道侧壁和底板转角部位成为高应力集中区，影响范围在一倍洞径左右。 （3）针对埋深在7~18m的煤系地层隧道，煤层位于隧道拱顶时对围岩稳定性影响最大，煤层位于隧道拱肩时对围岩稳定性影响次之，而煤层位于隧道底部时对围岩稳定性影响相对最小。 （4）浅埋煤系地层隧道，无论煤层位置如何，最大剪应力值均发生在隧道边墙处。当煤层位于隧道底部时，边墙部位剪应力值最大；而当煤层位于隧道顶部时，边墙剪应力值则相对较小。 （5）通过三维数值模拟结果说明了针对煤系地层浅埋段Ⅴ类围岩所采取的超前小导管注浆技术起到了预先加固围岩的作用，有效控制了拱顶位移。 （6）对于本工程实例，通过预留核心土开挖和支护施做后的施工形态下的结果表明，该施工方法在此隧道有煤层浅埋地段的条件下是有效可行的。 （7）对于浅埋煤系地层隧道拱顶的加固宜采用强支护方案，高强钢架支撑配合超前小导管和垂直锚杆，支护结构尽早封闭成环以优化受力。 |
| 作者： | 王楠 |
| 专业： | 地质工程 |
| 导师： | 叶明亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 贵州大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
