成贵线穿越煤系地层隧道围岩稳定性研究

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1、国内图书分类号：TU459密级：公开国际图书分类号：624.13西南交通大学研究生学位论文成贵线穿越煤系地层隧道围岩稳定性研究年级二〇一五级姓名谢先当申请学位级别工程硕士专业建筑与土木工程指导老师冯君副教授二〇一八年五月ClassifiedIndex:TU459U.D.C:624.13SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTABILITYSTUDYONSURROUNDINGROCKOFTUNNELTHROUGHCOALSTRATAOFCHENGGUIPASSENGERSPECIALLINEGrade:2015Candidate:Xianda

2、ngXieAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ArchitectureandCivilEngineeringSupervisor:AssociateProf.JunFengMay,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要成贵客运专线上穿越煤系地层的隧道面临着围岩大变形问题和煤与瓦斯突出问题。本文依托该客运专线上的两座典型穿煤隧道，采用文献检索及现场调研、理论分析、施工现场监控量测、数值模拟分析等多种方法，开展穿越煤系地层隧道围岩稳定性和揭煤防突技术研究。主要研究内容如下：（1）通过收集穿越煤系地层隧道软弱围岩大变形

3、、塌方及瓦斯隧道揭煤防突技术相关资料，了解穿越煤系地层隧道所面临的安全风险及影响因素。（2）对高坡隧道开展多项现场监测工作，包括：拱顶沉降、水平收敛、围岩压力、初期支护混凝土应力、初期支护钢拱架内力、锚杆轴力、二层衬砌间接触压力等，总结围岩及支护结构受力变形特征，分析煤系地层软岩大变形产生的原因，评价隧道围岩和初期支护结构的稳定性与安全性，提出隧道初期支护结构改进方案。（3）利用有限元分析软件ABAQUS模拟高坡隧道开挖过程，重点分析在隧道掘进过程中围岩变形、受力特征和初期支护结构内力分布情况，同时分析了隧道开挖的时空效应。对比分析数值模拟结果与现场实测结果，综合评判围岩和初期支护结构的稳定性

4、与安全性。（4）使用突变理论对岩柱稳定性的影响因素开展了分析研究，对玉京山隧道C5煤层的揭煤方法进行研究，针对三种不同倾斜角度的煤层，采用ABAQUS软件模拟分析隧道在上下台阶法开挖、上中下三台阶法开挖、上下断面四部开挖法（CD法）开挖揭煤过程中围岩位移和应力变化，总结预留岩柱厚度对围岩稳定性的影响，提出不同煤层倾角下的预留安全岩柱厚度及安全岩柱的揭开方法。关键词：煤系地层；监控量测；支护措施；数值模拟；安全岩柱；揭煤方法西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractTunnelsthroughcoalstrataofChengguipassengerspeciallinearefac

5、edwithlagerdeformationofsurroundingrockaswellascoalandgasoutburst.Relyingontwotypicaltunnelsthroughcoalstrataofthepassengerspecialline,byusingliteraturesearch,fieldinvestigationtheoreticalanalysis,monitoringmeasurementofconstructionsiteandnumericalsimulationanalysis.Thestabilityofsurroundingrocksand

6、coaluncoveringoutburstpreventiontechnologyareresearched.Themainresearchcontentsareasfollows:(1)Throughthecollectionofinformationaboutlagerinformationofweaksurroundingrockandcollapseoftunnelthroughcoalstrata,tounderstandthesecurityrisksfacedbythetunnelthroughcoalstrataanditsinfluencingfactors.(2)Crow

7、nsettlement,horizontalconvergence,surroundingrockpressure,earlysupportconcretestress,internalforceofsteelarch,axialforceofboltandcontactpressurebetweentwoliningsoftheGaoPotunnelweretestedtosummarizeth