穿越复杂采空区地层浅埋偏压连拱隧道稳定性研究
本文关键词: 浅埋偏压 连拱隧道 穿越采空区 地质雷达 稳定性 出处:《重庆大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:近些年来,随着我国经济的快速稳定发展,矿产资源需求量持续升高,矿产资源的开采导致了大范围的采空区的出现。同时由于高速公路、铁路的大量兴建,公路、铁路路网密度不断增大,将不可避免的出现高速公路穿越采空区的现象。而连拱隧道以其独特的优点被广泛采用,连拱隧道一般处于浅埋偏压段,其本身围岩稳定性差,工程力学性质复杂、隧道施工难度大、防排水治理难度高,当连拱隧道穿越采空区时,采空区的空间变异性将使得连拱隧道施工力学行为更为复杂。本文以卧佛山浅埋偏压连拱隧道穿越复杂采空区地层为工程背景,在初始地质勘察资料、现场监控量测、地质雷达探测结果的基础上,以数值模拟为主要研究手段,探究穿越复杂采空区地层浅埋偏压连拱隧道的稳定性。主要研究工作和成果如下:①对卧佛山浅埋偏压连拱隧道进行了现场监控量测,监测结果发现:掌子面层理切割、围岩破粹、多处采空区空洞出露,隧道变形受周边浅层采空区破碎带和空洞影响较大。②采用地质雷达探明卧佛山隧道中导洞下方采空区的空间分布规律,包括采空区的数量、大小、埋深、空间位置等。探测结果表明,采空区主要分布在隧道下方0~16m,采空区长度4~12m。③基于地质勘察资料和采空区地质雷达探测结果,建立卧佛山连拱隧道穿越复杂采空区地层的三维数值模型。分析了采空区空间分布对初始地应力场、位移场的影响,揭示了采空区变形影响范围。④基于三维计算模型,对浅埋偏压连拱隧道的施工全过程进行模拟,从围岩、中隔墙和初支三方面,分析采空区存在对浅埋偏压连拱隧道的影响。研究表明:隧道底部6m范围内为采空区强影响区,需进行相应治理;隧道底部10m范围外为无影响区,无需治理;隧道底部6m~10m范围内为采空区弱影响区,需加强监测。⑤基于二维计算模型,研究不同采空区空间位置及大小对浅埋偏压连拱隧道稳定性的影响规律和影响范围,研究表明:浅埋侧隧道下方出现采空区对隧道稳定性影响较小,深埋侧隧道侧边和下方出现采空区对隧道的稳定性影响较大,增加了隧道受到的偏压作用。且随着采空区的增大,与隧道间距离的减小,采空区对隧道稳定性的影响增大。⑥分析了卧佛山浅埋偏压连拱隧道采空区治理方案,并对治理方案和治理效果进行了初步评价。
[Abstract]:In recent years, with the rapid and stable development of China's economy, the demand for mineral resources continues to rise, the mining of mineral resources has led to the emergence of a wide range of goaf. At the same time, a large number of highways and railways have been built. With the increasing density of highway and railway network, the phenomenon of highway crossing through goaf will inevitably occur. The multi-arch tunnel is widely used for its unique advantages, and the multi-arch tunnel is generally in the shallow burying partial pressure section. Its surrounding rock stability is poor, the engineering mechanics property is complex, the tunnel construction is difficult, the waterproof drainage treatment difficulty is high, when the multi-arch tunnel passes through the goaf area. The spatial variability of goaf will make the construction mechanics behavior of multi-arch tunnel more complicated. This paper takes the shallow buried partial pressure double-arch tunnel in Hufushan as the engineering background and the initial geological survey data. Based on the results of field monitoring and geological radar detection, numerical simulation is the main research method. The main research work and results are as follows: 1. The field monitoring and measurement of shallow buried bias double arch tunnel in Huofushan are carried out. The monitoring results show that the face of the palm is cut by stratification, the surrounding rock is broken, and many cavities in the goaf are exposed. The deformation of the tunnel is influenced by the fracture zone and cavity of the surrounding shallow goaf. 2 the spatial distribution of the goaf under the guiding tunnel in Huofushan tunnel is proved by using GPR, including the number, size and depth of the goaf. The results show that the goaf is mainly distributed in the underside of the tunnel, and the length of the goaf is 412m.3 based on the geological survey data and the goaf geological radar detection results. A three-dimensional numerical model of the ground passing through the complex goaf of Hufushan multi-arch tunnel is established. The influence of the spatial distribution of the goaf on the initial stress field and displacement field is analyzed. This paper reveals the influence range of goaf deformation .4 based on 3D calculation model, simulates the whole construction process of shallow partial pressure multi-arch tunnel from three aspects: surrounding rock, middle partition wall and initial support. This paper analyzes the influence of goaf on shallow burying bias pressure multi-arch tunnel. The research shows that the tunnel bottom is a strong influence area of goaf within 6 m, which needs to be treated accordingly. There is no influence area outside 10m at the bottom of the tunnel, so no treatment is needed. The weak influence area of goaf is within 10 m of the bottom of the tunnel. The monitoring should be strengthened on the basis of 2-D calculation model. The influence of space position and size of different goaf on the stability of shallow buried bias pressure multi-arch tunnel is studied. The results show that goaf under shallow buried tunnel has little effect on tunnel stability. The goaf on the side and below of the deep buried tunnel has a great influence on the stability of the tunnel, which increases the bias pressure of the tunnel, and with the increase of the goaf, the distance between the tunnel and the tunnel decreases. The influence of goaf on the stability of tunnel is increased. 6. The treatment scheme of goaf in the shallow buried and biasing multi-arch tunnel of Huofushan is analyzed, and the treatment scheme and the effect of the treatment are preliminarily evaluated.
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U451
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,本文编号:1474856
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