公路隧道穿煤礦采空區(qū)段圍巖穩(wěn)定性分析.pdf

1、近年來，隨著我國西南地區(qū)高速公路的不斷興建，頻繁出現(xiàn)高速公路隧道不可避免要穿煤礦采空區(qū)的情況。公路隧道穿煤礦采空區(qū)可能對隧道圍巖穩(wěn)定性造成不利影響，導致隧道圍巖失穩(wěn)、坍方等事故發(fā)生。開展公路隧道穿煤礦采空區(qū)段圍巖穩(wěn)定性分析研究對保證隧道穿煤礦采空區(qū)安全施工有重要的工程意義。本文以巴岳山隧道穿煤礦采空區(qū)的工程實例為研究對象，通過理論分析、數(shù)值模擬以及隧道現(xiàn)場實測資料的互相驗證，研究了公路隧道穿煤礦采空區(qū)段隧道圍巖穩(wěn)定性。主要研究成果如下：

2、
　?、籴槍Π驮郎剿淼来┟旱V采空區(qū)工況，利用“三下”開采規(guī)程提供的相關經(jīng)驗公式初步判定了采空區(qū)對隧道圍巖穩(wěn)定性的影響程度，結(jié)果表明損壞等級為Ⅱ級，須對采空區(qū)進行處理。采用赤平極射投影法得出了隧道穿采空區(qū)段應力場主應力方向。在假設粘聚力在塑性區(qū)呈線性弱化的基礎上，得到了隧道穿采空區(qū)段隧道圍巖徑向應力sr和切向應力sq的分布解析式以及隧道圍巖塑性區(qū)范圍計算式。
　?、诶肍LAC3D軟件模擬了隧道穿采空區(qū)段和非穿采空區(qū)段施工工況

3、，對比結(jié)果顯示，同一埋深條件下，非穿采空區(qū)段圍巖垂直應力沿隧道軸向大小相同，而穿采空區(qū)段則沿隧道軸向分布大小不均，具體為位于采空區(qū)上覆巖層的隧道圍巖應力明顯小于位于采空區(qū)下部巖層的應力。非穿采空區(qū)段圍巖應力集中主要在隧道拱腳等處，集中系數(shù)k=2~3，而在采空區(qū)出露位置圍巖應力集中更加明顯，集中系數(shù)k=3~5。隧道穿采空區(qū)段圍巖位移變形值是其它未受采空區(qū)影響段圍巖位移變形的約5倍左右。隧道拱頂沉降、底鼓變形及水平收斂最大值均出現(xiàn)在采空區(qū)出

4、露位置附近。隧道圍巖塑性區(qū)半徑約為2.6倍洞徑，是非穿采空區(qū)段的約1.5倍。對隧道穿采空區(qū)段施工過程的模擬結(jié)果顯示，位于采空區(qū)上覆巖層和下部巖層的拱頂沉降測點沉降值均較大，而底鼓和水平收斂測點位移變化較大值則主要集中在采空區(qū)下部巖層。
　?、蹏鷰r監(jiān)測斷面1~6的拱頂下沉值最大值為46mm，水平收斂最大值為37mm，底鼓變形最大值為36mm，與數(shù)值模擬結(jié)果的相對誤差分別為15％，20%和30%。隧道現(xiàn)場檢測的塑性區(qū)范圍約為3.1倍洞