穿越復(fù)雜采空區(qū)地層淺埋偏壓連拱隧道穩(wěn)定性研究.pdf

1、近些年來，隨著我國經(jīng)濟的快速穩(wěn)定發(fā)展，礦產(chǎn)資源需求量持續(xù)升高，礦產(chǎn)資源的開采導(dǎo)致了大范圍的采空區(qū)的出現(xiàn)。同時由于高速公路、鐵路的大量興建，公路、鐵路路網(wǎng)密度不斷增大，將不可避免的出現(xiàn)高速公路穿越采空區(qū)的現(xiàn)象。而連拱隧道以其獨特的優(yōu)點被廣泛采用，連拱隧道一般處于淺埋偏壓段，其本身圍巖穩(wěn)定性差，工程力學(xué)性質(zhì)復(fù)雜、隧道施工難度大、防排水治理難度高，當連拱隧道穿越采空區(qū)時，采空區(qū)的空間變異性將使得連拱隧道施工力學(xué)行為更為復(fù)雜。本文以臥佛山淺埋偏

2、壓連拱隧道穿越復(fù)雜采空區(qū)地層為工程背景，在初始地質(zhì)勘察資料、現(xiàn)場監(jiān)控量測、地質(zhì)雷達探測結(jié)果的基礎(chǔ)上，以數(shù)值模擬為主要研究手段，探究穿越復(fù)雜采空區(qū)地層淺埋偏壓連拱隧道的穩(wěn)定性。
　　主要研究工作和成果如下：
　?、賹εP佛山淺埋偏壓連拱隧道進行了現(xiàn)場監(jiān)控量測，監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)：掌子面層理切割、圍巖破粹、多處采空區(qū)空洞出露，隧道變形受周邊淺層采空區(qū)破碎帶和空洞影響較大。
　?、诓捎玫刭|(zhì)雷達探明臥佛山隧道中導(dǎo)洞下方采空區(qū)的空間分布

3、規(guī)律，包括采空區(qū)的數(shù)量、大小、埋深、空間位置等。探測結(jié)果表明，采空區(qū)主要分布在隧道下方0～16m，采空區(qū)長度4~12m。
　?、刍诘刭|(zhì)勘察資料和采空區(qū)地質(zhì)雷達探測結(jié)果，建立臥佛山連拱隧道穿越復(fù)雜采空區(qū)地層的三維數(shù)值模型。分析了采空區(qū)空間分布對初始地應(yīng)力場、位移場的影響，揭示了采空區(qū)變形影響范圍。
　　④基于三維計算模型，對淺埋偏壓連拱隧道的施工全過程進行模擬，從圍巖、中隔墻和初支三方面，分析采空區(qū)存在對淺埋偏壓連拱隧道的影

4、響。研究表明：隧道底部6m范圍內(nèi)為采空區(qū)強影響區(qū)，需進行相應(yīng)治理；隧道底部10m范圍外為無影響區(qū)，無需治理；隧道底部6m～10m范圍內(nèi)為采空區(qū)弱影響區(qū)，需加強監(jiān)測。
　?、莼诙S計算模型，研究不同采空區(qū)空間位置及大小對淺埋偏壓連拱隧道穩(wěn)定性的影響規(guī)律和影響范圍，研究表明：淺埋側(cè)隧道下方出現(xiàn)采空區(qū)對隧道穩(wěn)定性影響較小，深埋側(cè)隧道側(cè)邊和下方出現(xiàn)采空區(qū)對隧道的穩(wěn)定性影響較大，增加了隧道受到的偏壓作用。且隨著采空區(qū)的增大，與隧道間距離的