南大梁高速公路华蓥山隧道采空区施工技术研究

论文摘要

目前国内在公路下伏采空区施工和防护加固方面的理论研究和工程实践较多,而公路隧道、铁路隧道方面的研究则较少。本文以南大梁高速公路华蓥山隧道为工程背景,在系统分析和总结华蓥山隧道及国内外采空区段破碎围岩施工经验的基础上,通过数值仿真模拟得出采空区对隧道的安全性影响,提出了安全通过采空区段的施工技术。主要对以下几个方面进行了研究。1、隧道采空区范围工程地质条件研究结合工程地质勘察资料,确定采空区和隧道围岩物理力学参数,查明采空区分布范围、围岩分级、变形稳定情况。2、采空区与隧道结构相互作用及施工方法研究建立理论分析模型,采用数值分析方法模拟隧道施工过程,分析施工过程中围岩及支护结构的力学行为、采空区对隧道结构的影响、围岩稳定性态等,以此来提出影响隧道施工的安全距离,以此定性的判断采空区对隧道的影响。提出隧道施工的合理施工方案及加固措施。分析判断施工方案的合理性、支护手段的必要性,及时调整施工工法及辅助措施,以确保隧道施工安全和运营安全。3、采空区的注浆治理研究。建立数值模拟模型,对华蓥山隧道进口段急倾斜采空区在隧道下方时的强影响区进行注浆加固治理进行模拟,并对模拟效果做出一个评价,以此定性的分析注浆加固的效果。4、华蓥山隧道采空区地段施工技术研究在总结以往工程经验和数值模拟的基础上,提出了适合华蓥山隧道采空区路段的具体施工技术,为施工提供指导。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 工程概况
• 1.2.1 地形地貌
• 1.2.2 地层岩性
• 1.2.3 地质构造
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 地下采空区探测技术
• 1.3.2 采空区稳定性分析及治理技术研究
• 1.3.3 采空区围岩变形特性与数值模拟研究
• 1.3.4 煤矿采空区病害分析及其防治措施
• 1.3.5 隧道通过煤矿采空区施工技术
• 1.4 存在的问题
• 1.5 研究内容及手段
• 1.5.1 主要研究内容
• 1.5.2 研究手段
• 第二章 华蓥山隧道采空区概述
• 2.1 采空区及三带划分的标准
• 2.2 华蓥山隧道采空区变形及岩体变形特征
• 2.2.1 华蓥山隧道采空区状况
• 2.2.2 华蓥山隧道采空区变形计算及预测
• 2.3 采空区对华蓥山隧道影响和关系
• 2.3.1 采空区对华蓥山隧道的影响
• 2.3.2 采空区与华蓥山隧道的关系
• 第三章 采空区对华蓥山隧道施工安全性的影响研究
• 3.1 ANSYS隧道模拟及参数计算方法
• 3.1.1 隧道开挖模拟
• 3.1.2 DP材料、DP屈服准则
• 3.1.3 围岩强度发挥系数计算
• 3.1.4 衬砌安全系数计算
• 3.2 施工方法的选择
• 3.3 华蓥山隧道倾斜采空区对隧道施工安全的影响
• 3.3.1 ANSYS模型介绍及参数的选取
• 3.3.2 采空区距离隧道顶部不同高度对隧道施工安全性的影响
• 3.3.3 采空区距离隧道底部不同高度对隧道施工安全性的影响
• 3.4 三维有限元模拟急倾斜采空区对隧道施工安全的影响
• 3.4.1 ANSYS模型介绍
• 3.4.2 计算结果分析
• 3.5 小结
• 第四章 华蓥山隧道采空区注浆治理的三维有限元分析
• 4.1 参数的选取
• 4.2 注浆界限选取及注浆加固顺序
• 4.2.1 注浆加固顺序
• 4.2.2 注浆工艺
• 4.3 模型计算结果分析
• 4.3.1 围岩变形分析
• 4.3.2 衬砌关键点等效应力分析
• 4.3.3 塑性区规律特征
• 4.4 小结
• 第五章 华蓥山隧道采空区地段施工方案设计
• 5.1 超前地质预报
• 5.1.1 隧道超前地质预报概述
• 5.1.2 华蓥山隧道超前地质预报方法
• 5.2 隧道穿越采空区加固治理研究
• 5.2.1 采空区的加固措施概述
• 5.2.2 隧道穿越采空区时的处理原则
• 5.2.3 隧道通过采空区时的治理措施
• 5.3 华蓥山隧道穿越采空区的施工方案
• 5.3.1 采空区积水处理
• 5.3.2 穿越采空区的处理
• 结论及建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目