破碎软岩斜井TBM开挖围岩稳定性及支护优化研究

摘要：

为探究TBM掘进斜井巷道时破碎软弱围岩损伤失稳机制及合理支护方案设计,以陕西榆林可可盖副斜井TBM掘进工程为研究对象,采用UDEC离散元模拟方法进行围岩稳定性分析,并针对无支护、锚网喷支护、锚网喷索支护、锚网喷索+钢带支护 4 种条件进行支护效果分析;基于数值结果提出支护优化方案并进行工程应用.结果表明:1)TBM开挖巷道围岩失稳类型为由剪切塑性主导变形、由拉伸塑性控制破坏的"鹅蛋形"塑性破坏,需要及时采取支护手段;2)锚杆、锚索、喷混凝土及钢带支护均可有效缓解围岩变形及破坏情况,"锚网喷索+钢带"支护效果最佳,相较于无支护方案,顶板位移降低 50.9%,拉伸塑性面积减少 99.85%.通过分析最终采用"锚网喷索"作为巷道支护方案,顶板冒落危险区域增设W形钢带加强支护.该支护方案可有效控制浅部围岩变形与深部围岩塑性拓展,实现对突发冒落的预控,最终成功应用于可可盖煤矿斜井施工.

关键词：斜井、敞开式TBM、离散元分析、破坏机制、围岩损伤区、支护优化

所属期刊栏目：43

分类号：U45(隧道工程)

资助基金：国家自然科学基金52038008

在线出版日期：2023-12-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1924-1934