倾斜地层巷道锚杆-拱架联合支护破坏特征及控制对策

杨博¹，杨宁^1,2,3，李为腾¹，马海曜¹，李廷春¹，管清升¹

1. 山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室2. 江苏建筑职业技术学院3. 江苏建筑节能与建造技术协同创新中心

摘 要：为明确倾斜地层巷道锚杆-拱架支护失效机理,寻求围岩变形控制对策,以典型案例为工程背景,利用FLAC3D锚杆-拱架精细化模拟平台,开展了不同地层倾角下的直墙半圆形巷道锚杆-拱架联合支护数值试验。结果表明:①地层倾斜对巷道变形影响显著,围岩以及锚杆、拱架的破坏情况具有明显的非对称性,且岩层倾向巷帮变形较严重;②巷道顶板沉降和巷帮内移受地层倾角影响较小,但巷道底鼓随倾角增大而显著增大。针对失效关键部位与变形破坏特征,以20°倾角为例,进一步开展了3种优化方案数值模拟对比分析。结果显示,通过增大锚杆直径取得的支护效果并不显著,拱腿仍率先屈曲变形进而造成整体失效,而关键部位锁拱锚杆的施加提高了拱架结构整体性。基于此提出倾斜地层巷道单侧锁拱等非对称支护对策,并得到现场验证。

关键词：倾斜地层;巷道支护;锚杆-拱架支护;非对称变形;围岩控制;