原文传递
隧道煤与瓦斯突出预留岩墙破坏力学行为研究
| 论文题名： | 隧道煤与瓦斯突出预留岩墙破坏力学行为研究 |
| 关键词： | 公路隧道;瓦斯煤层;煤与瓦斯突出;预留岩墙;应力作用;变形位移规律 |
| 摘要： | 目前，在我国已有的穿越瓦斯煤层的交通隧道中，对于揭煤过程中瓦斯突出的预防措施之一，是揭煤前预留一定厚度的安全岩墙，对具有瓦斯突出风险的煤层进行消突处理后才能揭煤。所以研究预留岩墙的破坏行为、提出安全岩墙厚度，对于防止煤与瓦斯突出的发生具有重要的理论和实际工程意义。 本文以天城坝公路隧道施工揭煤为工程背景，运用理论分析、数值模拟和模型试验等多种方法，分析揭煤前的瓦斯压力、隧道跨度、以及围岩等级等多种影响因素，对预留岩墙厚度影响规律以及瓦斯渗流规律，从而确定最小预留岩墙厚度。主要工作与成果如下： 1）通过隧道预留岩墙破坏力学行为的相似模型试验，研究预留岩墙发生破坏时的特性，得到了预留岩墙应力随开挖进程的变化、两种不同跨度大小预留岩墙在应力作用下岩墙拱顶的变形位移规律以及预留岩墙四周围岩压力和开挖进程之间的关系。 2）以天城坝隧道为背景，建立不同瓦斯压力、不同围岩等级、以及不同隧道跨度情况下的数值计算模型。通过comsol软件计算求解，得到了隧道在揭煤过程中，考虑瓦斯气体耦合情况下的安全岩墙应力、塑性破坏区变化规律以及瓦斯压力、孔隙率和压力梯度变化规律；并对上述因素通过正交试验法，设计了8种不同工况，得到了不同因素组合下预留岩墙厚度的变规律；最后通过多因素回归分析法，拟合得到最小预留岩墙厚度的计算经验公式。 3）相对煤矿里的石门揭煤，公路隧道跨度更大，由数值模拟可知，隧道在开挖过程中揭煤的最小预留岩墙厚度均大于5m，而在《公路瓦斯隧道设计与施工技术规范》对防突措施要求检验的最小厚度为5m和2m，故对于大断面隧道如果依据规范进行施工，发生煤与瓦斯突出的风险较高，因此需要增加预留安全岩墙检验厚度，从而降低煤与瓦斯突出可能性。 |
| 作者： | 李哲宇 |
| 专业： | 土木工程;防灾减灾工程 |
| 导师： | 林志 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
检索历史
应用推荐
