高速公路穿煤隧道变形及稳定性研究

作     者：雷进生 

作者单位：武汉理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡春林

授予年度：2003年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：穿煤隧道 穿煤段施工 监控量测 变形 稳定性 采动影响 数值分析 

摘      要：本文结合高速公路穿煤隧道工程实例，采用现场施工技术对策探讨、围岩测试分析、数值模拟分析等研究方法，分别从不同角度研究高速公路穿煤隧道在开挖施工期和下卧煤层开采期的变形和稳定问题。主要的研究工作与特色为： (1)根据高速公路穿煤隧道的特点，系统总结了隧道穿煤区段的施工程序和施工方法，对地质雷达探测技术在煤层瓦斯超前探测预报的应用作了研究，给出了隧道揭煤突出危险预测的方法，探讨了穿煤区段开挖爆破方法、瓦斯防治和通风技术、信息化支护设计理论。 (2)通过现场监控量测工作，及时监测围岩变形，检验支护结构的稳定。对监控量测得到的净空收敛、拱顶下沉等监测数据进行回归并作预测分析，分析出隧道过煤区段围岩变形的一般规律，确定了二次衬砌施作时机，提出穿煤区段围岩稳定性判据和标准。通过现场应力测试，对围岩及支护承载体系进行受力分析，评价了围岩的稳定性、爆破开挖方式的恰当性和支护承载体系的可靠性，为实际施工提供同步或超前的信息。 (3)结合穿煤隧道工程实例，分析煤层开采后采空区的处理方法，总结了开采引起的上覆岩层的变形基本规律，建立了隧道围岩受下卧煤层采动影响的应力～应变数学模型，用有限元数值计算方法分析了在不同禁采深度、不同开采方法和不同采空区处理方式的条件下隧道底部岩体的变形规律，进而确定了隧道围护宽度和隧道下卧煤层的禁采范围，提出了控制隧道变形的有效措施。