破碎软岩斜井TBM开挖围岩稳定性及支护优化研究——以可可盖副斜井TBM掘进工程为例

作者：李安云; 张凯; 徐金峰^*; 谢雄耀; 康元锋

来源：隧道建设 (中英文), 2023, 43(11): 1924-1934.

• 斜井
• 敞开式TBM
• 离散元分析
• 破坏机制
• 围岩损伤区
• 支护优化

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。

• 单位
  岩土及地下工程教育部重点实验室; 同济大学