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作者
唐晖全孝杨勇董腾达袁超杨明权
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单位
中铁交通投资集团有限公司湖南科技大学资源环境与安全工程学院长沙湘锰安全工程技术有限公司
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摘要
为了解决页岩气地层隧道围岩全断面注浆封堵瓦斯范围的工程难题，以湖南炉慈桑龙高速公路雷家山页岩气地层瓦斯隧道为工程背景，建立了瓦斯隧道围岩力学模型，推导了瓦斯隧道围岩塑性区边界隐形方程，分析了瓦斯隧道围岩塑性区分布形态以及范围特征，探讨了岩体强度与瓦斯压力对隧道围岩塑性区的影响，界定了瓦斯隧道围岩全断面注浆封堵范围理论值。研究结果表明，主应力比值决定隧道围岩塑性区分布形态，主应力比值、围岩体强度与瓦斯压力则共同影响塑性区分布范围；主应力比值为1时，塑性区分布形态为圆形，随着主应力比值逐渐增大，塑性区分布形态由圆形→椭圆形→蝶形发展；当主应力比值较小时，隧道围岩塑性区半径对围岩黏聚力、内摩擦角与瓦斯压力的敏感性较弱，两者之间呈近似线性关系，随着主应力比值逐渐增大，塑性区半径对黏聚力、内摩擦角与瓦斯压力的敏感度逐渐增强，近似线性关系逐渐转变为非线性关系。基于瓦斯隧道围岩塑性区分布形态以及范围，提出了以塑性区最大半径为全断面注浆封堵瓦斯范围理论值。现场工程实践表明，以塑性区界定的雷家山隧道围岩全断面注浆封堵瓦斯范围理论值，有效抑制了瓦斯溢出，洞内瓦斯浓度均控制在安全限值以下，隧道顺利通过了页岩气地层段。
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关键词
瓦斯隧道塑性区主应力比围岩强度瓦斯压力注浆封堵
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基金项目(Foundation)
国家自然科学基金项目（52274080）；湖南省自然科学基金青年项目（2021JJ40211）；湖南省教育厅优秀青年项目（21B0486）；
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文章目录
1 瓦斯隧道围岩力学模型及瓦斯压力分布
1.1 隧道围岩力学模型
1.2 隧道围岩瓦斯压力分布
1.3 瓦斯隧道围岩塑性区理论
2 瓦斯隧道围岩塑性区影响因素分析
2.1 主应力比对瓦斯隧道围岩塑性区的影响
2.2 岩体强度对瓦斯隧道围岩塑性区的影响
2.2.1 黏聚力对瓦斯隧道围岩塑性区的影响
2.2.2 内摩擦角对瓦斯隧道围岩塑性区的影响
2.3 瓦斯压力对瓦斯隧道围岩塑性区的影响
3 工程应用
3.1 雷家山瓦斯隧道概况
3.2 页岩气瓦斯来源
3.3 全断面注浆封堵瓦斯
3.4 隧道瓦斯治理结果
4 结论
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DOI
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引用格式
[1]唐晖,全孝,杨勇,等.页岩气地层瓦斯隧道全断面注浆封堵范围界定研究[J].能源与环保,2024,46(12):76-84.
能源与环保 
2024年第12期 
