隨著近年來高速公路網(wǎng)的增多,公路隧道就不可避免要穿越含煤采空區(qū)地層。煤礦采空區(qū)作為含煤地層被開采后的遺留區(qū)域,受煤礦開采擾動(dòng)而極大的破壞了原有煤層的穩(wěn)定狀態(tài),使得采空區(qū)區(qū)域具有較大孔隙率、較強(qiáng)的離散性和圍巖穩(wěn)定性差的特點(diǎn)。本文以穿越煤系地層和連續(xù)采空區(qū)地帶的宜瀘高速公路觀斗山隧道為依托,提出基于FDM和DEM耦合分析方法,以PFC3D離散元軟件和FLAC3D有限差分軟件為數(shù)值模擬的實(shí)現(xiàn)平臺(tái),來研究在隧道下穿含煤采空區(qū)地層的過程中隧道圍巖穩(wěn)定性破壞特征。研究的主要看成果如下:（1）根據(jù)對(duì)采空區(qū)地層形成過程的分析以及采空區(qū)地層所具有的離散性、連續(xù)性特征,提出采用FDM和DEM的三維耦合分析方法,同時(shí)選取Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則作為本構(gòu)模型,來模擬隧道下穿采空區(qū)地層,并論述了耦合分析準(zhǔn)確性及合理性,以及確定了冒落帶細(xì)觀參數(shù)的選取。（2）根據(jù)采空區(qū)地層特點(diǎn),通過FDM和DEM的三維耦合分析方法完成了采空區(qū)地層構(gòu)造形態(tài)以及隧道開挖的模擬分析,并分別以釆空區(qū)傾角、間距和采煤厚度為控制變量。在無支護(hù)的情況下,有采空區(qū)的存在相比無采空區(qū)的情況對(duì)隧道圍巖的穩(wěn)定性影響更大,特別是隧道下穿雙層采空區(qū)時(shí),... 

【文章來源】：重慶交通大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述
        1.2.1 穿越采空區(qū)隧道圍巖穩(wěn)定性分析研究現(xiàn)狀
        1.2.2 數(shù)值分析方法研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究?jī)?nèi)容
    1.4 本章小結(jié)
第二章 采空區(qū)隧道圍巖穩(wěn)定性的耦合數(shù)值分析方法
    2.1 采空區(qū)地層隧道圍巖穩(wěn)定性理論分析
        2.1.1 采空區(qū)地層形成機(jī)理
        2.1.2 隧道穿越采空區(qū)地層的應(yīng)力場(chǎng)特征
        2.1.3 采空區(qū)“三帶”經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法
    2.2 離散元顆粒流模擬的基本原理
        2.2.1 離散元基本微觀接觸本構(gòu)模型
        2.2.2 PFC3D模擬采空區(qū)冒落帶的合理性與細(xì)觀參數(shù)選取
    2.3 FDM和 DEM耦合數(shù)值模擬
        2.3.1 FDM和 DEM耦合數(shù)值模擬的必要性
        2.3.2 耦合中數(shù)據(jù)傳輸和采用的代碼
        2.3.3 耦合數(shù)值模擬的節(jié)點(diǎn)力傳遞
    2.4 本章小結(jié)
第三章 采空區(qū)對(duì)下穿隧道圍巖穩(wěn)定性的影響研究
    3.1 依托工程的概況
    3.2 本構(gòu)模型的選取
        3.2.1 廣義H-B巖體強(qiáng)度準(zhǔn)則
        3.2.2 地質(zhì)強(qiáng)度指標(biāo)GSI的取值
    3.3 耦合數(shù)值模擬方案和材料參數(shù)選取
        3.3.1 耦合數(shù)值模擬方案
        3.3.2 材料參數(shù)的選取
    3.4 下穿采空區(qū)隧道地層耦合數(shù)值分析
        3.4.1 采空區(qū)傾角對(duì)隧道圍巖的影響研究
        3.4.2 采空區(qū)與隧道間距對(duì)隧道圍巖的影響研究
        3.4.3 采煤厚度對(duì)隧道圍巖的影響研究
        3.4.4 雙層采空區(qū)對(duì)隧道圍巖的影響研究
    3.5 本章小結(jié)
第四章 下穿采空區(qū)隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)圍巖穩(wěn)定的影響研究
    4.1 下穿采空區(qū)地層隧道圍巖對(duì)襯砌作用研究
        4.1.1 單層采空區(qū)隧道圍巖對(duì)襯砌作用分析
        4.1.2 雙層采空區(qū)隧道圍巖對(duì)二襯作用分析
    4.2 基于H-B準(zhǔn)則的圍巖松動(dòng)區(qū)厚度彈塑性分析
        4.2.1 基于H-B準(zhǔn)則的圍巖松動(dòng)區(qū)的理論計(jì)算方法
        4.2.2 有支護(hù)情況下圍巖松動(dòng)區(qū)對(duì)比分析
        4.2.3 無支護(hù)情況下圍巖松動(dòng)區(qū)對(duì)比分析
    4.3 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
在學(xué)期間發(fā)表的論著及取得的科研成果



本文編號(hào)：3036913