劉潘 金鵬 楊翔麟

摘 要：文章介紹了軟巖洞室錨注支護(hù)體系的概況和基本特點(diǎn)，回顧近年來我國軟巖洞室錨注支護(hù)研究的代表性成果，并作出相應(yīng)的簡要分析和總結(jié)；在此基礎(chǔ)上，討論了軟巖洞室錨注支護(hù)研究中存在的一些問題以及可深入研究的方向。

關(guān)鍵詞：軟巖；洞室；錨注支護(hù)

錨固技術(shù)作為一種經(jīng)濟(jì)高效地改善巖土體應(yīng)力狀態(tài)與力學(xué)性能的工程手段，已在地下洞室、邊坡加固與滑坡治理等領(lǐng)域保持著良好的發(fā)展態(tài)勢[1-3]。近年來圍繞軟軟巖洞室圍巖的錨固研究，眾多學(xué)者通過長期的探索，得出了諸多有益的理論和方法，推動(dòng)了軟巖洞室錨固技術(shù)的長足進(jìn)步。文章簡要闡述當(dāng)前軟巖洞室錨注支護(hù)的研究現(xiàn)狀與成果，通過分析與總結(jié)，討論了存在的問題和相應(yīng)展望，為相關(guān)工作提供參考。

1 軟巖洞室錨注支護(hù)體系概述

錨注支護(hù)技術(shù)是將錨桿支護(hù)和注漿支護(hù)這兩種洞室支護(hù)基本形式有機(jī)結(jié)合，以此形成的一種新型支護(hù)技術(shù)。該技術(shù)利用錨桿兼做注漿管實(shí)現(xiàn)外錨內(nèi)注，一方面通過注漿將破碎圍巖膠結(jié)成整體，在洞室圍巖內(nèi)形成一連續(xù)的注漿加固圈；另一方面通過錨桿與圍巖相互作用在圍巖內(nèi)又形成一錨桿加固圈，從而充分調(diào)動(dòng)圍巖自身的承載能力，達(dá)到控制洞室穩(wěn)定性的目的[4]。同時(shí)，具有成本低、工藝簡便以及實(shí)用性好等優(yōu)點(diǎn)。

2 軟巖洞室錨注支護(hù)研究現(xiàn)狀

實(shí)踐表明，錨桿支護(hù)的錨固力大幅取決于對象巖體的力學(xué)性能，傳統(tǒng)的錨桿支護(hù)體系已不能滿足深部軟巖以及高應(yīng)力軟巖洞室圍巖的施工要求。楊新安等[4-5]針對我國軟巖洞室錨桿支護(hù)系統(tǒng)支護(hù)強(qiáng)度不足等特點(diǎn)，在試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上首次提出了錨注支護(hù)加固技術(shù)，由此拉開了錨注支護(hù)技術(shù)的序幕。因運(yùn)而生的錨注支護(hù)體系成為研究熱點(diǎn)，針對其支護(hù)機(jī)理與效應(yīng)的研究較為活躍。劉長武等[6]研究和論證了軟巖巷道全斷面錨注加固的力學(xué)原理作用機(jī)制，通過計(jì)算分析，提出了確定錨注加固參數(shù)的理論計(jì)算公式。劉全林等[7]根據(jù)軟巖巷道錨注機(jī)理，基于體力代替錨桿作用、注漿改變圍巖力學(xué)性能的思路建立了錨注支護(hù)計(jì)算的力學(xué)模型，并應(yīng)用粘彈性理論對具有流變特性圍巖的變形進(jìn)行推導(dǎo)分析。王連國等[8-9]對軟巖巷道錨注支護(hù)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，建立了錨桿支護(hù)巷道和錨注支護(hù)巷道兩個(gè)模型，對比了支護(hù)前后圍巖的應(yīng)力、位移及塑性區(qū)的變化情況。以上研究結(jié)果表明，在軟巖條件下巷道應(yīng)力分布集中，普通錨桿的圍巖穩(wěn)定支護(hù)較差，而錨注支護(hù)注漿既加固了圍巖，改善了巷道圍巖本身的力學(xué)性能，緩解圍巖特別是底角處的應(yīng)力集中，又給錨桿提供了可靠的著力基礎(chǔ)，從而縮小應(yīng)力分布范圍，減小巷道位移，顯著提高圍巖強(qiáng)度和承載能力，支護(hù)效果大幅優(yōu)于其他方式。吳宇等[10]利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行了軟巖錨注巷道圍巖變形量的時(shí)序預(yù)測研究。通過所建模型的預(yù)測值與實(shí)測值對比研究，分析了軟巖巷道錨固后在時(shí)間上的變形規(guī)律。該模型下的預(yù)測變形結(jié)果不僅可以為變形規(guī)律研究以及注漿參數(shù)選擇提供有力參考，還可以反映出軟巖巷道錨固的有效性。王連國等[11]將錨注加固區(qū)細(xì)分為彈性區(qū)和塑性區(qū)，對錨注前軟巖巷道圍巖彈塑性以及錨固后錨注體黏彈塑性進(jìn)行了理論對比分析。以鮑埃丁·湯姆遜模型為基礎(chǔ)，建立和推導(dǎo)出軟巖巷道錨注支護(hù)結(jié)構(gòu)的蠕變分析模型和蠕變公式，得出了結(jié)構(gòu)彈性區(qū)、塑性區(qū)應(yīng)力變化的規(guī)律，對錨注支護(hù)作用機(jī)理作了更進(jìn)一步細(xì)化研究。李慎舉等[12]進(jìn)行了破碎圍巖錨注技術(shù)中漿液擴(kuò)散規(guī)律研究。運(yùn)用滲透張量法建立了漿液在破碎圍巖中擴(kuò)散的基本方程，在此基礎(chǔ)上通過對破碎圍巖巷道錨注加固漿液流動(dòng)的數(shù)值模擬，分析了注漿壓力和注漿錨桿布置與漿液擴(kuò)散規(guī)律的關(guān)系。

3 分析總結(jié)與展望

綜上所述，從改變圍巖的力學(xué)性能出發(fā)，利用錨桿與注漿加固相結(jié)臺的方法將破碎的軟弱圍巖膠結(jié)成整體，可以較好地整合圍巖內(nèi)部松散結(jié)構(gòu)，有效提高洞室圍巖的強(qiáng)度和變形模量，在調(diào)動(dòng)和改善圍巖自身承載能力的同時(shí)繼續(xù)發(fā)揮錨桿支護(hù)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)和軟巖巷道的穩(wěn)定。同時(shí)，對于深部軟巖洞室的大變形問題，錨注支護(hù)能夠發(fā)揮巨大作用。

從研究成果來看，基于數(shù)模推導(dǎo)的公式及參數(shù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析以及工程應(yīng)用，不同角度的研究使對錨注支護(hù)體系加固機(jī)理與效應(yīng)有了較為清晰的認(rèn)識，該項(xiàng)技術(shù)已在一定程度上被認(rèn)知和證實(shí)，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為，軟巖洞室錨注支護(hù)技術(shù)已相對成熟。但同時(shí)隨著研究的深入和相關(guān)工程應(yīng)用的開展，該技術(shù)仍暴露出一些問題值得完善。例如，現(xiàn)有技術(shù)手段均缺乏對錨固參數(shù)提出精確而廣泛的計(jì)算方法，以簡化和假定條件為基礎(chǔ)的計(jì)算方法能夠在相應(yīng)工程中得到應(yīng)用論證，但使用面存在狹窄的局限性。數(shù)值模擬的假定簡化前提是否有理論解釋與指導(dǎo)意義、現(xiàn)場與室內(nèi)試驗(yàn)的差異性定量描述以及結(jié)合工程應(yīng)用需求的高效性、經(jīng)濟(jì)性技術(shù)等方面留有研究空白，針對建立系統(tǒng)的全面支護(hù)理論經(jīng)典體系的研究仍有進(jìn)一步的探求空間。

此外，針對軟巖水工隧洞錨固的理論研究與分析較少，大多是基于實(shí)際工程的施工應(yīng)用探索研究[13-14]。根據(jù)現(xiàn)有研究基礎(chǔ)，可進(jìn)一步探究軟巖水工隧洞錨固體與圍巖在隧洞運(yùn)營期共同承受內(nèi)外水壓力的機(jī)制與能力，針對不同條件建立定量的承壓分擔(dān)理論，與此同時(shí)也可進(jìn)一步探究裂隙、孔隙、管道水介質(zhì)對錨固圍巖體的影響，為錨固體的工后檢測提供參考。

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作者簡介：劉潘（1991-），男，研究生，主要從事巖土、水利方面研究。