煤系地层隧道围岩稳定性数值分析

煤层的存在削弱了岩石的力学强度和完整性,导致煤系地层隧道与岩层隧道的变形、破坏机制和力学法则不尽相同。采用RFPA软件对上覆、穿过和下伏有不同倾角、不同厚度煤层的煤系地层隧道,在不同地应力作用下围岩变形、破坏机理进行了研究。结果表明:不同赋存条件和地应力作用下,隧道的时效损伤破坏模式也出现明显的差异,上覆、下伏、穿过煤层发别在隧道拱顶、底部、边墙与拱肩处首先发生局部破坏区;不同地应力下隧道裂缝产生位置不同,这与垂直地应力和水平地应力比值或差值密切相关;随煤层倾角的增大,隧道周边应力分布的非对称性逐渐增强;随着煤层角度和厚度的增加,开挖后关键点的位移均有增加,但变化幅度有所差别。研究成果可为穿煤隧道的支护设计与施工提供参考。