原文传递
煤矿采空区隧道施工安全数值模拟及监控预警方法研究
| 论文题名： | 煤矿采空区隧道施工安全数值模拟及监控预警方法研究 |
| 关键词： | 煤矿采空区;隧道施工;监控预警;围岩稳定性;折减系数 |
| 摘要： | 我国幅员辽阔煤矿资源丰富，开采余留下来的煤矿采空区存在于很多矿山地区。当公路隧道穿越山体，位于隧道周边的采空区会对其围岩稳定性造成不利影响。本文以重庆市华岩隧道为依托，通过力学模型的建立、数值模拟方法及隧道现场实测资料的相互印证，探究了煤矿采空区对于隧道施工过程围岩的稳定性的研究，以此给出采空区隧道建设相配套的监控预警方法。主要研究成果如下: ①依据煤矿采空区形成的原理，充分考虑了三种形式（0°水平煤层、30°缓斜煤层及60°急斜煤层）下采空区的形成机理。以隧道与采空区之间净距L及采空区尺寸S作为变量，通过考虑隧采空区位于隧道上下方两种情况提出单一变量影响下的施工力学模型。 ②通过ansys模拟隧道上穿及下穿采空区的施工工况，研究结果表明:隧道围岩的竖向位移随煤层倾角的增大而增大，同时采空区的存在对于竖向位移的影响明显大于水平方向位移。净距L越小或者采空区尺寸S越大时，对于隧道围岩的塑性区影响越大，且影响区域主要集中在近煤层一侧隧道围岩，具体的单一变量临界破坏值及塑性区规律如下: 1)采空区位于隧道上方时:煤层倾角为0°，净距L=0.5D或者采空区尺寸S=D×3时，隧道上部由左右拱腰至采空区边缘围岩出现“三角形”贯通区;煤层倾角为30°，净距L=1D或采空区尺寸S=0.9D×3时，采空区与隧道之间围岩塑性区出现贯通;煤层倾角为60°，净距L=2D或者采空区尺寸S=0.7D×3时，采空区与隧道之间塑性区出现贯通。 2)采空区位于隧道下方时:煤层倾角为0°，净距L=0.3D或采空区尺寸S=3×D时，采空区与隧道之间围岩塑性区出现贯通;煤层倾角为30°，净距L=1.5D或采空区尺寸S=0.7D×3时，采空区与隧道之间围岩塑性区出现贯通;煤层倾角为60°，净距L=2D或采空区尺寸S=0.6D×3时，采空区与隧道之间塑性区出现贯通。 3)考虑煤层倾角为60°的最不利情况，通过强度折减法研究4种工况条件下隧道的折减系数。 ③以华岩隧道ZK1+567段采空区监控量测实测数据与数值模拟的结果相对比，得出结果规律基本一致。此外针对采空区有无倾角情况下位移对比，并通过相关规范、类似工程实例资料及所在工程实测数据三个方面来综合考虑得出采空区隧道预警基准值及预警标准。 |
| 作者： | 张龙 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 刘海京 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
