深部煤层开采对盾构斜井的稳定性影响研究

新街台格庙矿区在国内首次采用盾构法施工建设煤矿斜井,不同于传统的煤矿巷道,盾构斜井采用厚度仅为350 mm预制钢筋混凝土管片进行支护。为研究深部高地应力开采时管片结构的稳定性,本次试验采用自主研制的多功能模型试验台架,对煤层开采全过程进行相似模拟,测量整个过程中管片结构的内力变化与位移变化,并采用安全系数的方法对斜井的结构安全性进行评价,最终确定在深部高地应力条件下能保证斜井安全稳定的最适煤柱宽度。同时,本次试验记录了煤层开采过程中上覆岩体坍塌对管片结构造成的震动作用,分析深部采动作用对斜井管片结构稳定性的影响规律。研究发现:模拟截面的最适保护煤柱宽度为108.5 m,管片的最不利位置出现在靠近煤层开挖一侧的拱腰位置。深部采动作用下,随着煤层的开挖管片测点的最大微应变逐渐增大,管片测点所受应力超过其承载能力而产生裂缝。     

管线渗漏破坏下地铁隧道施工坍塌风险预测

针对我国地铁建设坍塌事故多发的现实情况,提出基于数值模拟–人工神经网络–蒙特卡罗原理耦合的坍塌事故风险预测方法,在管线渗漏破坏条件下对坍塌事故风险进行预测;在事故统计调研的基础上,得到管线渗漏破坏是坍塌事故发生的主要原因;通过有限差分流固耦合数值模拟,计算得到管线分别位于隧道正上方、隧道正上方偏右5 m和偏右10 m三种管线位置地表最大沉降值,当管线未渗漏破坏时,最大沉降均位于隧道正上方地表,最大沉降值分别为0.012 85,0.016 05和0.018 53 m,当管线渗漏破坏时,最大沉降分别位于隧道正上方地表和隧道上方偏右约2 m处地表,最大沉降值分别为0.028 75,0.027 17和0.021 8 m;将数值模拟结果作为神经网络的训练样本和检验样本,采用RBF神经网络建立基本参数与地表沉降值的非线性映射关系用以代替蒙特卡罗原理功能函数,采用地表沉降值作为反映坍塌风险倾向的数值参考,根据蒙特卡罗原理,计算得到管线渗漏破坏时3种位置的隧道开挖坍塌风险,分别为36.75%,25.08%和接近0;论文研究内容及成果可以为类似地铁隧道建设风险控制提供借鉴。