高速公路隧道受下卧煤层采动的影响研究

摘要

目前国内外针对建筑物、水体以及铁路下压煤开采的研究比较多，但就压覆矿产未来开采对新建结构物在设计上应采取的对策研究较少，尤其针对高速公路隧道如何适应未来压煤开采的影响，分析理论还不够完善，现有的研究大多都是建立在实地调查和经验的基础上，深入系统的研究尚不多见。对公路隧道下卧煤层的开采，既要保证隧道结构的稳定，又要尽可能多的采出煤炭资源，减少压煤量及资源的损失，创造出更多的经济效益。为此，本文在综述了国内外研究现状的基础之上，采用理论分析与数值模拟相结合的综合研究分析方法，运用科学的预计方法，预测出隧道受采动影响的移动和变形数据，并通过对隧道关键断面移动变形的全面分析，完成南万高速公路隧道受下卧煤层的采动影响研究，针对隧道结构物提出必要的措施来适应煤层开采后的变形，为类似高速公路隧道设计提供参考。主要的研究内容包括:
　　①以重庆南万高速公路为典型实例，开展了对路段地质构造、地层、水文的勘察及煤层分布与隧道位置关系的分析，论述了该路段地址构造之复杂;
　　②根据物探勘察资料，并在煤矿主要井巷禁采区域计算方法的基础之上，对隧道确定了采动保护范围和禁采区域;
　　③选取基本的变形参数，运用概率积分法预计青山隧道和丛林隧道各预计位置点受下卧煤层开采引起的移动和变形数据，并绘制隧道下沉及变形曲线图;
　　④根据隧道所在位置的地质勘察资料，运用ABAQUS有限元软件建立相应隧道的数值计算模型;
　　⑤运用有限元软件将理论预计的移动变形数据施加在隧道相应的关键断面点上，分析了隧道衬砌结构位移、应力及内力变化的情况，与煤层采动高速公路一般构筑物的允许变形值作比较分析，并提出隧道受下卧煤层采动的稳定影响及设计时可采取的适应性措施。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 问题的提出和研究背景

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．2．1 开采沉陷研究现状

1．2．2 隧道受煤层采动影响分析研究现状

1．2．3 发展趋势

1．3 本论文研究的内容及思路

1．3．1 研究的内容

1．3．2 研究的思路

第二章 隧道所处地质条件及采动保护范围

2．1 隧道工程地质条件

2．1．1 地理位置、地形地貌

2．1．2 地质构造

2．1．3 地层岩性

2．2 矿区分布及开采规划

2．3 隧道采动的保护范围

2．3．1 采动区域留设禁采深度

2．3．2 隧道纵向采动影响长度

2．3．3 隧道横向采动保护宽度

2．3．4 隧道禁采区域范围

2．4 本章小结

第三章 隧道受下卧煤层采动影响的变形预计及分析

3．1 隧道变形预计的方法

3．1．1 概率积分法

3．1．2 变形基本参数的选取

3．2 隧道变形预计

3．2．1 青山隧道

3．2．2 丛林隧道

3．3 隧道下卧煤层采动的影响的分析

3．3．1 青山隧道

3．3．2 丛林隧道

3．4 本章小结

第四章 高速公路隧道下卧煤层开采的有限元分析研究

4．1 有限元理论

4．2 隧道变形分析的有限元方法

4．2．1 有限元法计算范围的确定

4．2．2 边界条件和原始应力场

4．3 有限元模拟计算

4．3．1 有限元计算模型概述

4．3．2 建立隧道计算模型

4．3．3 青山隧道计算结果及分析

4．3．4 丛林隧道计算结果及分析

4．4 本章小结

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及参加的科研实践项目