隧道斜向超前系统锚杆支护效果及承载规律

为研究渝昆高铁斜向超前系统锚杆支护体系的力学特性,在乐业隧道开展了斜向超前系统锚杆现场试验,结合有限差分数值模拟,基于支护应力场的概念,实现斜向超前系统锚杆有效支护范围的定量描述,采用多指标(隧道位移差、围岩塑性区、围岩最小主应力)对斜向超前系统锚杆的支护效果进行定量评价。通过分析锚杆轴力、钢拱架轴力的分布特征,确定斜向超前支护体系的承载规律,并与现场试验结果进行验证和对比分析。结果表明:1)隧道开挖后,锚杆支护会形成支护应力场,即在开挖面附近形成了最大主应力增大区,而最大主应力的增大提高了岩体抵抗变形的能力;2)随着掌子面空间效应的减弱,斜向锚杆需要承担的围岩荷载逐渐增大,其有效支护的范围也逐渐增大;3)在掌子面附近,斜向锚杆支护提高了围岩的自承载能力,降低了拱顶、拱肩和拱腰处钢拱架的轴力,改善了钢拱架的受力特征。