软岩巷道锚杆-拱架联合支护参数优化的关键发现与优化方案

本文主要探讨了软岩巷道中的锚杆-拱架联合支护参数优化问题。在面对软岩巷道特有的不稳定性和易于破碎性时，传统的单一锚杆或拱架支护可能不足以提供足够的稳定性和承载能力。作者以一个典型的软岩巷道为研究背景，利用先进的FLAC3D数值模拟平台，对锚杆（如不同直径）和拱架（如不同截面积）的不同组合进行深入研究。 研究发现，随着锚杆直径的增加和拱架截面积的增大，巷道的收敛变形量和塑性区体积呈现减小趋势，这表明更强的支护结构能有效控制巷道的变形。然而，这些变化对底鼓的控制效果并不明显，说明单纯依靠加大支护尺寸可能无法完全解决底鼓问题。对比锚杆和拱架的单独作用，发现它们都存在严重的问题，如锚杆可能因过载而破断，拱架可能出现屈曲失效。但在两者联合应用时，能够互相补充，显著提高支护的整体效果。 进一步的构件失效机理分析揭示，拱架的拱腿部位在整体失效过程中扮演了关键角色，一旦这部分先发生变形，就可能导致整个拱架失去稳定性，这与实际工程现场的情况相吻合。研究还对比了不同支护强度组合的效果，结果显示，虽然锚杆直径对支护效果的影响不大，但拱架参数的变化对其有着显著影响，意味着在优化设计时需要更加关注拱架的配置。 基于以上研究结论，作者提出了优化的支护方案：采用18mm直径的锚杆结合1.2U36截面的拱架，并额外设置锁拱锚杆。这一方案在实际工程中得到了验证，证明了其在控制巷道变形、防止支护失效方面的有效性。 该研究对于理解和优化软岩巷道的锚杆-拱架联合支护具有重要意义，它强调了参数选择和协同工作的必要性，为软岩巷道的稳定性和安全性提供了科学依据和技术指导。通过精确的数值模拟，可以更精准地预测和控制巷道行为，减少施工风险，提高经济效益。