【摘要】：采空區(qū)地層離散性大,小凈距隧道近接下穿不同傾角薄煤層采空區(qū)開(kāi)挖將引起采空區(qū)內(nèi)腔塌陷。建立小凈距隧道近接下穿采空區(qū)地層開(kāi)挖模型,對(duì)比分析采空區(qū)傾角為0°、15°、25°、40°時(shí)先行洞監(jiān)測(cè)面洞周位移和初支內(nèi)力。結(jié)果表明:后行洞初支閉合時(shí),采空區(qū)傾角為15°時(shí),拱頂下沉量最大;采空區(qū)傾角為40°時(shí),仰拱隆起量和拱腰水平收斂量最大;隨著采空區(qū)傾角增大,初期支護(hù)正(內(nèi))彎矩分布和軸力最大位置有向近接采空區(qū)側(cè)移動(dòng)的趨勢(shì),偏壓越嚴(yán)重;應(yīng)力集中逐漸由右拱腳向左拱腳移動(dòng)。最大偏心距出現(xiàn)在拱腳處,采空區(qū)傾角為15°時(shí),偏心距最小,初期支護(hù)穩(wěn)定性最好;傾角為40°時(shí),偏心距最大,不利于初期支護(hù)穩(wěn)定。
【圖文】：

圖1采空區(qū)與隧道空間位置圖2三維有限元模型(采空區(qū)傾角15°)為了消除邊界效應(yīng)的影響，模型中測(cè)試斷面選在模型縱向中間斷面(Y=8m處)，分別在隧道斷面的拱頂、仰拱、左右拱腰、拱肩和拱腳處布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別監(jiān)測(cè)拱頂和仰拱的豎向位移，拱肩、拱腰和拱腳的水平位移以及各個(gè)測(cè)點(diǎn)處的內(nèi)力。測(cè)試斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示。圖3測(cè)試斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置2.2模型參數(shù)的選取通過(guò)弱化圍巖參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)采空區(qū)“三帶”的模擬，參考《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD70—2004)，文中采空區(qū)圍巖級(jí)別取為Ⅴ級(jí)，基巖圍巖級(jí)別選為Ⅳ級(jí)，采空區(qū)冒落帶高度3m，裂隙帶高度12m。采空區(qū)下部為基巖。采空區(qū)冒落帶，裂隙帶，彎曲帶，基巖各參數(shù)見(jiàn)表1。表1圍巖各參數(shù)取值項(xiàng)目密度/(kg/m3)體積模量/MPa剪切模量/MPa內(nèi)摩擦角/(°)黏聚力/MPa抗拉強(qiáng)度/MPa冒落帶15001000206150.0000.0裂隙帶17001330286200.1250.3彎曲帶18501390362250.2000.5基巖20001670556300.2001.03開(kāi)挖模擬隧道擬采用上下臺(tái)階法開(kāi)挖，開(kāi)挖同時(shí)完成支護(hù)，上臺(tái)階開(kāi)挖7步后開(kāi)始下臺(tái)階的開(kāi)挖，并支護(hù)上下臺(tái)階。開(kāi)挖順序?yàn)橄乳_(kāi)挖左洞后開(kāi)挖右洞，每步開(kāi)挖進(jìn)尺為2m，上下臺(tái)階法的開(kāi)挖步驟為:開(kāi)挖上臺(tái)階(第1個(gè)進(jìn)尺)→開(kāi)挖上臺(tái)階(第2個(gè)進(jìn)尺)，支護(hù)(第1個(gè)進(jìn)尺)→開(kāi)挖上臺(tái)階(第3個(gè)進(jìn)尺)，支護(hù)(第2個(gè)進(jìn)尺)→依次循環(huán)開(kāi)挖→開(kāi)挖上臺(tái)階(第7個(gè)進(jìn)尺)，開(kāi)挖下臺(tái)階(第1個(gè)進(jìn)尺)，支護(hù)上臺(tái)階(第6個(gè)進(jìn)尺)→開(kāi)挖上臺(tái)階(第8個(gè)進(jìn)尺)，開(kāi)挖下臺(tái)階(第1個(gè)進(jìn)尺)，支護(hù)上臺(tái)階(第7個(gè)進(jìn)尺)，支護(hù)下臺(tái)階(第1個(gè)進(jìn)尺)→依次循環(huán)開(kāi)挖。開(kāi)挖并完成支護(hù)，，左右洞共需29步。對(duì)于開(kāi)挖的模擬，通過(guò)改變單元的材參實(shí)現(xiàn)。隧道內(nèi)部土體及襯砌均為預(yù)設(shè)單元，分部開(kāi)挖時(shí)，隧道核心土單元賦參為空

圖1采空區(qū)與隧道空間位置圖2三維有限元模型(采空區(qū)傾角15°)為了消除邊界效應(yīng)的影響，模型中測(cè)試斷面選在模型縱向中間斷面(Y=8m處)，分別在隧道斷面的拱頂、仰拱、左右拱腰、拱肩和拱腳處布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別監(jiān)測(cè)拱頂和仰拱的豎向位移，拱肩、拱腰和拱腳的水平位移以及各個(gè)測(cè)點(diǎn)處的內(nèi)力。測(cè)試斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示。圖3測(cè)試斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置2.2模型參數(shù)的選取通過(guò)弱化圍巖參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)采空區(qū)“三帶”的模擬，參考《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD70—2004)，文中采空區(qū)圍巖級(jí)別取為Ⅴ級(jí)，基巖圍巖級(jí)別選為Ⅳ級(jí)，采空區(qū)冒落帶高度3m，裂隙帶高度12m。采空區(qū)下部為基巖。采空區(qū)冒落帶，裂隙帶，彎曲帶，基巖各參數(shù)見(jiàn)表1。表1圍巖各參數(shù)取值項(xiàng)目密度/(kg/m3)體積模量/MPa剪切模量/MPa內(nèi)摩擦角/(°)黏聚力/MPa抗拉強(qiáng)度/MPa冒落帶15001000206150.0000.0裂隙帶17001330286200.1250.3彎曲帶18501390362250.2000.5基巖20001670556300.2001.03開(kāi)挖模擬隧道擬采用上下臺(tái)階法開(kāi)挖，開(kāi)挖同時(shí)完成支護(hù)，上臺(tái)階開(kāi)挖7步后開(kāi)始下臺(tái)階的開(kāi)挖，并支護(hù)上下臺(tái)階。開(kāi)挖順序?yàn)橄乳_(kāi)挖左洞后開(kāi)挖右洞，每步開(kāi)挖進(jìn)尺為2m，上下臺(tái)階法的開(kāi)挖步驟為:開(kāi)挖上臺(tái)階(第1個(gè)進(jìn)尺)→開(kāi)挖上臺(tái)階(第2個(gè)進(jìn)尺)，支護(hù)(第1個(gè)進(jìn)尺)→開(kāi)挖上臺(tái)階(第3個(gè)進(jìn)尺)，支護(hù)(第2個(gè)進(jìn)尺)→依次循環(huán)開(kāi)挖→開(kāi)挖上臺(tái)階(第7個(gè)進(jìn)尺)，開(kāi)挖下臺(tái)階(第1個(gè)進(jìn)尺)，支護(hù)上臺(tái)階(第6個(gè)進(jìn)尺)→開(kāi)挖上臺(tái)階(第8個(gè)進(jìn)尺)，開(kāi)挖下臺(tái)階(第1個(gè)進(jìn)尺)，支護(hù)上臺(tái)階(第7個(gè)進(jìn)尺)，支護(hù)下臺(tái)階(第1個(gè)進(jìn)尺)→依次循環(huán)開(kāi)挖。開(kāi)挖并完成支護(hù)，左右洞共需29步。對(duì)于開(kāi)挖的模擬，通過(guò)改變單元的材參實(shí)現(xiàn)。隧道內(nèi)部土體及襯砌均為預(yù)設(shè)單元，分部開(kāi)挖時(shí)，隧道核心土單元賦參為空

【參考文獻(xiàn)】

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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3 黃波;;小凈距隧道施工技術(shù)要點(diǎn)[A];第二屆全國(guó)公路科技創(chuàng)新高層論壇論文集（上卷）[C];2004年

4 姚勇;何川;田志宇;;小凈距隧道爆破振動(dòng)特征及控爆分析[A];城市地下空間開(kāi)發(fā)與地下工程施工技術(shù)高層論壇論文集[C];2004年

5 汪子勇;孟凡良;;小凈距隧道施工[A];全國(guó)礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議論文選集（下冊(cè)）[C];2004年

6 T3家惠;曾何

本文編號(hào)：2566915