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原文传递煤系岩层隧道施工性态及其围岩稳定性的分析

论文题名：	煤系岩层隧道施工性态及其围岩稳定性的分析
关键词：	煤系岩层隧道;施工性态;数值分析;围岩稳定性;开挖方法
摘要：	我国是一个多山多煤的国家，且大多数都分布在我国中西部地区，而随着我国经济的不断发展，西部大开发和中部崛起战略的不断深入，在已建和在建的各种交通工程中，中西部都占了很大的比率。由于这些多山多煤的地质情况和建设费用所决定，在这些交通工程中穿煤隧道就不可避免的多了起来。在这些穿煤山岭隧道中，尤其是具有水平煤层的隧道的施工方法如何选取和围岩的稳定性研究更是至关重要。　　本文结合石塘隧道的工程实例，首先对煤系岩层隧道的施工措施进行了探讨，其次通过采用有限元软件MIDAS-GTS对具有煤系岩层隧道段进行了二维弹塑性模拟，主要分析了不同分布位置、不同厚度的煤岩对于隧道施工性态及围岩稳定性的影响。通过分析、研究得到以下结论: 　　①隧道在文中开挖性态下对围岩稳定性的影响: 　　通过对拱顶具有近水平煤层的隧道在本文施工性态过程下模型的计算分析，得出了该施工性态下围岩的力学变化规律，总结出该施工性态能有效防止在施工过程下围岩失稳。由于该模型没施作仰拱，所以模型隧道仰拱底部的围岩随着施工工序的进行，围岩的稳定性降低趋势不断加快，得出仰拱的施作是必要的　　②近水平煤岩离隧道的距离对隧道围岩稳定性的影响: 　　分布于隧道拱顶上方的近水平煤岩，随着其与隧道距离的增大，其对隧道围岩稳定性除仰拱隅角处无多大影响外，其余围岩处围岩的影响减小;分布于隧道仰拱下方的近水平煤岩，随着其与隧道距离的增大，其对隧道围岩稳定性除拱腰处无多大影响外，其余围岩处围岩的影响减小;分布于隧道边墙附近的近水平煤岩，对隧道围岩稳定性的影响很小。　　③近水平煤岩的厚度对隧道围岩稳定性的影响: 　　分布于隧道拱顶上方的近水平煤岩，随着其厚度的增大，其对隧道围岩稳定性的影响处仰拱隅角处无多大变化外其余围岩处增大;分布于隧道仰拱下方的近水平煤岩，随着其厚度的增大，其对隧道围岩稳定性的影响除拱腰处无多大变化外其余围岩处增大;分布于隧道边墙周围的近水平煤岩随着煤岩厚度的增大，其对隧道围岩稳定性的影响减小（减小幅度较小），即基本对围岩稳定性的影响可以忽略不计。　　④近水平煤岩处于隧道不同位置处时对于围岩稳定性的影响: 　　通过对于处于隧道不同位置处围岩的计算结果表明，处于隧道拱顶部位的近水平煤岩对于隧道围岩的的稳定性影响最大;处于隧道仰拱底部的近水平煤岩对于隧道围岩稳定性的影响略小于处于隧道拱顶部位的近水平煤岩对于隧道围岩稳定性的影响;处于隧道边墙两侧的近水平煤岩对于围岩稳定性的影响最小，基本可以忽略不计。　　本文以石塘隧道为依托工程，通过对不同位置和不同厚度的近水平煤层的煤系岩层隧道的开挖施工数值模拟及其围岩力学参数的敏感度研究，为该类隧道的设计和施工提供有效的依据和建议。因此对煤系软弱岩层隧道的开挖方法分析和围岩稳定性研究具有重要的实用意义和学术价值，为以后此类隧道的开挖提供有益的借鉴。
作者：	黄云科
专业：	结构工程
导师：	徐林生
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文