煤系地层公路隧道设计与施工技术研究PDF电子书下载

1.1　研究现状及发展趋势 1

1　绪论 1

1.2　研究内容和技术路线 4

1.2.1　主要研究内容 4

1.2.2　技术路线 4

1.3　主要成果 5

2　煤系地层隧道设计施工所遇到的地质病害特征与处理对策 9

2.1　工程地理位置 9

2.2　地形、地貌、气象条件 9

2.3　工程地质条件 9

2.3.1　地层岩性 9

2.3.2　地质构造 11

2.5.1　采空区 12

2.5.3　突水、涌水 12

2.5.2　有害气体 12

2.4　隧道围岩分类 12

2.3.3　水文地质条件 12

2.5　煤系地层设计施工所遇到的地质病害特征 12

2.5.4　常家山隧道出口端（灵石端）滑坡 13

2.6　煤矿采空区特征与处理对策 13

2.6.1　煤矿采空区范围确定的依据 13

2.6.3　采空区覆岩剖面特征 14

2.6.4　采空区垮落带体积估算 14

2.6.2　煤矿采空区特征 14

2.6.5　隧道路段（k88+800～k89+600）采空区岩体基本特征 15

2.6.6　老采空区稳定性和地表沉陷机制 16

2.6.7　祁临高速公路隧道采空区段工程地质特征 17

2.6.8　祁临高速公路隧道采空区段围岩变形破坏特点 18

2.6.9　隧道围岩应力分布特征的分析 20

2.6.10　祁临高速公路隧道采空区段围岩稳定性分析与评价 31

2.6.11　采空区治理对策 38

2.7.4　常家山隧道段煤层瓦斯特点 39

2.7.2　影响瓦斯含量的因素 39

2.7.3　煤层采空区瓦斯特点 39

2.7.1　煤系地层瓦斯的基本特征 39

2.7　瓦斯 39

2.7.5　瓦斯隧道施工安全措施 41

2.8　涌水、突水 45

2.8.1　煤矿采空区涌水、突水基本特征 45

2.8.2　涌水、突水防治对策 45

3　煤系地层隧道支护结构设计 47

3.1　煤矿开采特征 47

3.1.1　煤矿开采一般特征 47

3.1.2　煤矿采空区特征 47

3.2　移动变形规律 48

3.2.1　采空区地表移动变形规律 48

3.2.2　地表移动延续时间 48

3.3　煤矿采空区岩体基本特征 48

3.3.1　采动破裂岩体结构中的结构面 49

3.3.2　采动（破碎）岩石的分类 49

3.3.4　采动影响岩体结构分类 50

3.3.3　采动破裂岩体结构中的结构体 50

3.3.5　采动破碎岩体的孔隙度和碎胀系数 51

3.4　隧道支护设计思想与方法 51

3.5　常家山隧道支护设计与计算 52

3.6　设计、施工概况 60

3.6.1　常家山隧道段（k87+000～k93+263.977）初步设计及优化情况 60

3.6.3　隧道横断面设计 61

3.6.4　衬砌结构设计 61

3.6.2　隧道位置设计 61

3.6.5　常家山隧道采空区处理 62

3.6.6　洞口位置设计 62

3.6.7　防排水设计 62

3.6.8　路面及内装饰设计 62

3.6.9　紧急停车带及安全横通道设计 62

3.6.10　检修道设计 62

3.6.11　现场监控量测 62

3.6.12　施工方案设计 63

4.1.1　有限单元法的基本分析过程 64

4.1.2　有限元分析的力学模型 64

4.1　有限单元法概述 64

4　隧道支护设计中围岩变形与破坏分析及预测 64

4.1.3　有限元分析软件NCAP-2D程序 65

4.2　材料的参数及计算模型 66

4.3 Ⅰ类围岩隧道开挖支护分析 66

4.4　Ⅱ类围岩隧道开挖支护分析 72

4.5　Ⅲ类围岩隧道开挖支护分析 78

4.6　Ⅳ类围岩隧道开挖支护分析 83

4.7.1　数值模型及其假定 86

4.7　采空区隧道开挖支护模拟分析 86

4.7.2　采空区位于隧道上方地段的模拟结果 87

4.7.3　采空区位于隧道底部 94

4.7.4　小结 100

4.8　结论 100

5　施工及监控技术 102

5.1　隧道开挖方法 102

5.1.1　公路山岭隧道常用开挖方法 102

5.1.2　常家山隧道开挖方案的探讨与选定 104

5.2.2　采空区的预报 105

5.2　施工期地质预测、预报 105

5.2.1　常用的超前预报方法 105

5.2.3　瓦斯突出的监测与预报 106

5.2.4　涌水、突水的监测与预报 107

5.3　控制爆破与安全爆破技术 108

5.3.1　爆破分类与影响爆破效果的因素 108

5.3.2　常家山隧道爆破方案 109

5.4　防排水措施 113

5.4.2　初期支护防水 114

5.4.1　隧道内外总的防排水措施 114

5.4.3　初期支护和二次衬砌之间防排水 116

5.4.4　二次衬砌防排水 116

5.4.5　防排水系统施工质量控制 117

5.4.6　小结 118

5.5　施工阶段围岩类别的判定与核实 118

5.5.1　概述 118

5.5.2　常家山隧道施工阶段核实隧道围岩类别的方法 118

5.6.2　测量原则与内容 122

5.6.1　监控量测目的 122

5.5.3　判定结果 122

5.6　施工监控测量 122

5.6.3　数据分析结果 124

6　隧道塌方处理 126

6.1　Lk89+420～Lk89+450段塌方 126

6.1.1　概述 126

6.1.2　原因分析 126

6.1.4　塌方段施工处理 127

6.1.5　处理效果 127

6.1.3　治理方案的讨论与选定 127

6.2　Lk88+676.5～Lk88+740段大变形和塌方 128

6.2.1　概述与原因分析 128

6.2.2　处治方案 129

6.2.3　处治效果 130

6.3　Lk88+740～Lk88+802段沉降变形和塌方 130

6.3.1　概述 130

6.3.2　处治方案 130

6.4.1　经验体会 131

6.4　小结 131

6.4.2　塌方的技术处理措施 132

7　煤系地层隧道围岩内地面注浆加固技术 133

7.1　注浆法特征 133

7.2　注浆材料选择 133

7.3　注浆边界范围 137

7.4　采空区覆岩注浆法 137

7.5　采空区注浆参数试验研究 139

7.6　祁临高速公路隧道采空区注浆效果及质量评价 146

7.6.1　注浆效果评价 146

7.6.2　注浆质量检验内容及标准 146

7.6.3　注浆治理工程的质量检验方法及工程质量评述 147

7.7　采空区注浆工程优化设计 153

7.7.1　施工概述 153

7.7.2　工程变更及理由 153

7.8　结论与建议 156

参考文献 159