下伏采空区段公路隧道结构安全评估及施工控制技术研究

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1、国内图书分类号：U459.2密级：公开国际图书分类号：624.19西南交通大学研究生学位论文下伏采空区段公路隧道结构安全评估及施工控制技术研究年级：二〇一五级姓名：黄永鹏申请学位级别：工程硕士专业：建筑与土木工程指导老师：申玉生副教授二零一八年五月ClassifiedIndex：U459.2U.D.C：624.19SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONSTRUCTURALSAFETYASSESSMENTOFHIGHWAYTUNNELINUNDERLYINGGOAFAREA

2、ANDCONSTRUCTIONCONTROLTECHNOLOGYGrade：2015Candidate：HuangYongpengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ArchitecturalandCivilEngineeringSupervisor：AssociateProf.ShenYushengMay.2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论

3、文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所作的主要工作或贡献如下：1、研究了不同形态的下伏采空区对新建公路隧道施工安全稳定性的影响，得出下伏采空区段隧道结构变形及受力规律，拟合了评判采空区段隧道安全稳定性的预测方程式并进行了采空区影响分区。

4、2、针对华蓥山不同形态采空区段隧道施工控制技术进行了研究，比选了下伏采空区段注浆法和充填法两种处治措施的改善效果，针对拱部采空区段护拱加固方案进行了数值模拟，得出护拱结构薄弱部位以及施工过程中隧道及采空区变形情况，为相似工程提供借鉴意义。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学

5、位论文第I页摘要随着我国高速公路网的拓展和完善，修建长大高速公路隧道不可避免的会穿越煤层采空区不良地质地区。在隧道施工扰动下，老采空区二次变形带来的地质病害是新建隧道建设过程中必然要面对的关键问题。本文依托南大梁华蓥山高速公路隧道工程，在对华蓥山煤矿采空区资料广泛调查的基础上，采用数值模拟手段对采空区段隧道变形规律、力学行为以及施工控制技术进行了深入分析，主要研究成果如下：1、确定了依托工程隧址区老采空区的分布情况及赋存状态，对采空区基本概念及围岩性质进行了系统阐述，总结不同形态的采空区对隧道施工和运营阶段的危害并分析了概率积分法基本原理以及

6、在隧道工程应用方面存在的不足。2、提出了公路隧道结构变形控制指标与结构安全指标并确定了其分界值。选取代表采空区形态的距离、采厚及倾角作为主要研究因素，结合现场采空区地质资料建立3因素5水平的数值模型，为下伏采空区公路隧道安全稳定性分析奠定基础。3、对3种影响因素作用下隧道结构变形规律及指标的变化规律进行了系统分析，利用数理统计方法对3种因素的影响程度进行主次排序和显著性分析，研究表明3种因素对隧道变形及安全性影响程度排序为：距离＞采厚＞倾角。4、以3个因素作为自变量拟合了下伏采空区段隧道安全稳定性预测表达式，以此作为依托工程的隧道安全预测模型

7、，基于两种指标的安全分界值进行了采空区影响分区，对依托工程采空区段隧道结构安全进行评价。5、针对下伏倾斜采空区段以及拱部采空区段隧道施工控制技术进行研究，采用数值模拟方法对比了下伏采空区段注浆法和充填法对隧道的加强改善效果，得到注浆法更能保障下伏采空区段隧道施工安全的结论。另外围绕隧道拱部采空区段护拱加固过程力学特性展开研究，对护拱加固方案的可靠性及实用性进行了评价和验证。关键词：公路隧道；隧道安全性评价；影响分区；采空区；数值模拟西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractWiththedevelopmentandimprovem

8、entofroadnetworkinChina,theconstructionoflonghighwaytunnelswillinevitablypassthrou