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第５０卷第２１期山西建筑Ｖｏｌ．５０Ｎｏ．２１

２０２４年１１月Ｎｏｖ．２０２４·１４７·

ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ

１０．１３７１９／ｊ．ｃｎｋｉ．１００９－６８２５．２０２４．２１．０３５

ＤＯＩ：

铁路隧道穿越山区倾斜多煤夹层施工稳定性研究★

郭仕华

（中铁贵州工程有限公司，贵州安顺５６１１１６）

摘要：文章依托瓮马铁路线南北延长线十标梅家巷１号隧道项目，基于现场地质勘探结果，利用Ｍｉｄａｓ－ＧＴＳＮＸ计算软件

建立了铁路隧道穿越倾斜多煤夹层三维有限元开挖模型，探究了倾斜煤层不同间距（Ｌ＝１．０ｄ，１．４ｄ，１．８ｄ和２．２ｄ）对隧道围

岩变形规律和隧道衬砌受力特征。研究结果表明：当煤层间距Ｌ＝１．０ｄ时，隧道拱顶沉降呈扇形向上延展，最大拱顶沉降为

２２．９９ｍｍ，倾斜煤层对围岩变形影响范围呈了“断层式”扩散。当Ｌ＝１．４ｄ～２．２ｄ时，倾斜煤层对拱顶围岩影响逐渐减小。受

到煤层强度影响，围岩的软弱不均造成下伏基岩挤压变形，隧道仰拱最大隆起达到８．４１ｍｍ。隧道围岩最大变形值与隆起值

均随煤层间距Ｌ的增加，呈指数衰减趋势。当Ｌ＝１．０ｄ时，隧道围岩承受来自沿垂直倾斜煤层方向的压应力，最大压应力为

５．３１ＭＰａ，而拱顶方向所受压应力反而较小。隧道衬砌压应力随煤层间距的增加而逐渐减小，最大压应力主要分布区域趋近

于掌子面。实际施工中应对沿垂直煤层方向的围岩加强监测与加固处理。

关键词：铁路隧道；倾斜多煤夹层；有限元计算；围岩变形；受力特征

中图分类号：ＴＵ９９７，Ｕ４５６文献标识码：Ａ１００９－６８２５（２０２４）２１－０１４７－０４

文章编号：

０引言岩稳定性影响开展了数值研究，获得了隧道顶部采空区

扩展下，隧道施工的强影响范围。综上所述，目前针对煤

随着中国交通建设的不断发展，穿越特殊地质的隧

系地层隧道施工均以探究采空区对隧道围岩变形与结构

道工程越来越多。在中国西南地区多煤地貌分布广泛，

受力特征为主，而对于煤层间距特别是倾斜多煤层间距

发育形态各异，伴随不同层理倾角，特别是倾斜多煤夹

［１－３］对隧道施工的影响鲜有报道。

层，周边围岩呈软硬不均状态，易发生变形和破坏。

鉴于此，本文依托贵州瓮马铁路南北延伸线建设项

隧道穿越倾斜煤层时，围岩的竖向变形会在穿越煤层时

目梅家巷１号隧道工程，基于Ｍｉｄａｓ－ＧＴＳＮＸ有限元计

发生突变，并随着距离煤层位置减小而急剧增大。同时，

算软件，构建倾斜多煤夹层隧道穿越施工三维数值仿真

穿越施工会产生应力集中现象，围岩的变形和应力达到

模型，探究倾斜多煤夹层间距对隧道施工中围岩变形与

稳定状态需要较长的时间，这对隧道施工和后期运营稳

结构应力影响规律，研究结果可为隧道穿越倾斜煤层施

定带来了较大考验。因此，有关隧道穿越煤系地层施工

工及加固处置提供可靠的实践经验和数据参考。

的围岩变形和稳定性等问题成为了现场关注的重点。

目前，已有不少学者针对隧道穿越煤层施工过程