倾斜地层巷道锚杆-拱架联合支护破坏特征及控制对策

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。     

软岩巷道锚杆-拱架联合支护参数优化研究

为明确软岩巷道锚杆-拱架支护失效机理,寻求锚杆、拱架支护参数的优化组合,以典型软岩巷道为工程背景,利用具备锚杆破断、拱架压弯屈服与架-岩脱离功能的FLAC3D精细化数值模拟平台,开展了锚杆、拱架不同强度组合对围岩控制效果的对比研究。结果表明:(1)巷道收敛变形量和塑性区体积均随锚杆直径、拱架截面积的增大而减小,但对底鼓的影响不明显;(2)锚杆、拱架单独作用下出现了严重的锚杆破断、拱架屈曲失效现象,二者协同组合作用下效果改善;(3)构件失效机理分析显示拱腿率先变形是拱架整体失效的主要诱因,模拟结果与工程现场基本一致;(4)不同支护强度组合方案对比分析显示,支护效果受锚杆直径的影响并不显著,而随拱架参数的变化响应明显。基于研究结论提出18mm+1.2U36并增设锁拱锚杆的支护优化方案,并得到现场验证。