一种隧道防岩爆支护方法及隧道防岩爆支护体系技术

本发明专利技术涉及交通、水利及矿山等工程技术领域，提供了一种隧道防岩爆支护方法及隧道防岩爆支护体系。隧道防岩爆支护方法包括如下步骤：在围岩的洞室表面上形成具有多个凹槽的喷射混凝土层，沿围岩的径向方向插入多根预应力释能锚杆，控制预应力释能锚杆，使其对围岩进行主动支护,且当预应力释能锚杆的杆体受力达到预先设定的受力值时预应力释能锚杆可根据防岩爆需求横阻滑移一定距离。该支护方法设计科学合理，能够有效防止岩爆的发生或减弱岩爆的发生程度。隧道防岩爆支护体系，包括围岩、喷射混凝土层和多根预应力释能锚杆，喷射混凝土层开设有间隔设置的多个凹槽，预应力释能锚杆的一端沿围岩径向方向埋设于围岩，预应力释能锚杆的另一端位于喷射混凝土层。该支护体系能够较好地保障隧道岩爆条件下洞室稳定与施工安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及交通、水利及矿山等工程
，具体而言，涉及一种隧道防岩爆支护方法及隧道防岩爆支护体系。
技术介绍
岩爆是硬质围岩在高地应力状态下由于隧道开挖导致径向应力解除，切向应力增加后产生的一种储存在围岩内的形变能突然释放的动力破坏现象。截至目前，国内外对于岩爆的防治尤其是支护措施的设计大多采用被动防护的理念，所谓被动防护，即依靠支护结构自身的强度来抵御可能发生的岩爆灾害。该防治理念下的支护措施即不能及时施加洞壁径向应力，改善洞壁受力状态。同时防岩爆过程中又无法实现岩体内形变能的释放，导致防岩爆效果不佳。截止目前，无论是交通、水利及矿山领域的地下工程中，均未提及以快速向洞壁施加径向约束力及当杆体受力达到一设定值时，锚杆便开始滑移一定距离，且滑移的距离及向洞壁施加约束力的大小可根据防岩爆要求设定的防岩爆体系与方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种隧道防岩爆支护方法，该支护方法设计科学合理，可有效防止岩爆的发生或减弱岩爆的发生程度。本专利技术的另一目的在于提供一种隧道防岩爆支护体系，该支护体系能够快速地改善围岩应力状态，释放围岩形变能，降低岩爆发生的烈度与概率，较好地保障隧道岩爆条件下洞室稳定与施工安全。本专利技术是这样实现的：一种隧道防岩爆支护方法，包括如下步骤：在围岩的洞室表面上形成具有多个凹槽的喷射混凝土层，沿围岩的径向方向插入多根预应力释能锚杆，控制预应力释能锚杆，使预应力释能锚杆对围岩进行主动支护，给预应力锚杆的杆体预先设定一个受力值，当杆体的受力达到受力值时预应力锚杆可根据防岩爆需求横阻滑移一定距离，预应力释能锚杆的一端埋设于围岩，预应力释能锚杆的另一端位于喷射混凝土层。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，喷射混凝土层包括第一喷射混凝土层、钢筋网和第二喷射混凝土层，支护方法的具体步骤如下：向洞室表面喷射第一喷射混凝土层；由第一喷射混凝土层朝向围岩的径向方向间隔打设多个钻孔；将每根预应力释能锚杆沿对应的钻孔插入围岩后，控制预应力释能锚杆，使预应力释能锚杆对围岩快速施加径向预应力，径向预应力的大小可针对不同岩爆等级施加，以进行主动支护；在第一喷射混凝土层上设置钢筋网；向钢筋网和预应力释能锚杆喷射第二喷射混凝土层；由第二喷射混凝土层朝向围岩的方向在喷射混凝土层上间隔开设多个凹槽。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，喷射混凝土层包括第一喷射混凝土层、钢筋网和第二喷射混凝土层，支护方法的具体步骤如下：将多个矩型槽模具间隔设置在围岩上；向洞室表面除开矩型槽模具的部分喷射第一喷射混凝土层；由第一喷射混凝土层朝向围岩的径向方向间隔打设多个钻孔；将每根预应力释能锚杆沿对应的钻孔插入围岩后，控制预应力释能锚杆，使预应力释能锚杆对围岩快速施加径向预应力，径向预应力的大小可针对不同岩爆等级施加，以进行主动支护；在第一喷射混凝土层上设置钢筋网；向钢筋网和预应力释能锚杆喷射第二喷射混凝土层；取出多个矩型槽模具。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，预应力释能锚杆除了包括杆体，还包括涨壳锚头和螺母，主动支护是指：预紧杆体，使涨壳锚头充分涨开，旋拧螺母对围岩快速施加径向约束力，使预应力释能锚杆对围岩进行主动支护。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，杆体包括伸缩组件，伸缩组件具有能够相互靠近和远离的第一连接端和第二连接端，第一连接端与涨壳锚头连接，第二连接端与螺母连接，当杆体受力达到设定值时，第二连接端远离第一连接端，预应力释能锚杆便开始滑移，滑移的距离可根据防岩爆要求设定，从而达到释放存储在岩体中的部分形变能，防止或减弱岩爆发生的目的。一种隧道防岩爆支护体系，包括弧形围岩、喷射混凝土层和多根预应力释能锚杆，喷射混凝土层形成于围岩的洞室表面，喷射混凝土层开设有间隔设置的多个凹槽，预应力释能锚杆的一端沿围岩径向方向埋设于围岩，预应力释能锚杆的另一端位于喷射混凝土层。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，凹槽沿与自身开口面垂直方向的截面形状为U形。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，多个凹槽沿围岩周向方向的宽度和大于0cm且小于30cm。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，喷射混凝土层包括沿围岩到喷射混凝土层方向依次设置的第一喷射混凝土层、钢筋网和第二喷射混凝土层，第一喷射混凝土层喷射于洞室表面，预应力释能锚杆远离围岩的一端贯穿第一喷射混凝土层并与钢筋网连接，第二喷射混凝土层喷射于钢筋层和预应力释能锚杆。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，凹槽贯穿于第一喷射混凝土层和第二喷射混凝土层。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的隧道防岩爆支护方法，在围岩的洞室表面上形成具有多个凹槽的喷射混凝土层，沿围岩的径向方向插入多根能对围岩进行主动支护的预应力释能锚杆，预应力释能锚杆的一端埋设于围岩，预应力释能锚杆的另一端埋设于喷射混凝土层。该隧道防岩爆的支护方法设计科学合理，可有效防止岩爆的发生或减弱岩爆的发生程度。本专利技术提供的隧道防岩爆支护体系包括围岩、喷射混凝土层和多根预应力释能锚杆。喷射混凝土层开设有供其变形的凹槽，使喷射混凝土层与预应力释能锚杆共同变形，从而起到有效防止或减弱岩爆发生的作用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本专利技术实施方式提供的预应力释能锚杆释放前示意图；图2是本专利技术实施方式提供的喷射混凝土层的示意图；图3是本专利技术实施方式提供的预应力释能锚杆释放后示意图；图4是本专利技术实施方式提供的预应力释能锚杆插入围岩的示意图；图5是本专利技术实施方式提供的预应力释能锚杆沿围岩滑移一段距离的示意图；图6是本专利技术实施方式提供的预应力释能锚杆沿围岩滑移另一段距离的示意图。图标：100-隧道防岩爆支护体系；120-围岩；140-喷射混凝土层；160-预应力释能锚杆；121-洞室表面；122-裂缝；141-第一喷射混凝土层；142-钢筋网；143-第二喷射混凝土层；144-钻孔；145-凹槽；162-杆体；164-垫板；166-涨壳锚头；163-伸缩组件；165-螺母。具体实施方式为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限定要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“前”、“顶”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限定。此外，术语“第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道防岩爆支护方法，其特征在于，包括如下步骤：在围岩的洞室表面上形成具有多个凹槽的喷射混凝土层，沿所述围岩的径向方向插入多根预应力释能锚杆，控制所述预应力释能锚杆，使所述预应力释能锚杆对所述围岩进行主动支护，给所述预应力锚杆的杆体预先设定一个受力值，当所述杆体的受力达到所述受力值时所述预应力锚杆可根据防岩爆需求横阻滑移一定距离，所述预应力释能锚杆的一端埋设于所述围岩，所述预应力释能锚杆的另一端位于所述喷射混凝土层。

【技术特征摘要】
1.一种隧道防岩爆支护方法，其特征在于，包括如下步骤：在围岩的洞室表面上形成具有多个凹槽的喷射混凝土层，沿所述围岩的径向方向插入多根预应力释能锚杆，控制所述预应力释能锚杆，使所述预应力释能锚杆对所述围岩进行主动支护，给所述预应力锚杆的杆体预先设定一个受力值，当所述杆体的受力达到所述受力值时所述预应力锚杆可根据防岩爆需求横阻滑移一定距离，所述预应力释能锚杆的一端埋设于所述围岩，所述预应力释能锚杆的另一端位于所述喷射混凝土层。2.根据权利要求1所述的隧道防岩爆支护方法，其特征在于，所述喷射混凝土层包括第一喷射混凝土层、钢筋网和第二喷射混凝土层，所述支护方法的具体步骤如下：向所述洞室表面喷射所述第一喷射混凝土层；由所述第一喷射混凝土层朝向所述围岩的径向方向间隔打设多个钻孔；将每根所述预应力释能锚杆沿对应的所述钻孔插入所述围岩后，控制所述预应力释能锚杆，使所述预应力释能锚杆对所述围岩快速施加径向预应力，所述径向预应力的大小可针对不同岩爆等级施加，以进行主动支护；在所述第一喷射混凝土层上设置所述钢筋网；向所述钢筋网和所述预应力释能锚杆喷射所述第二喷射混凝土层；由所述第二喷射混凝土层朝向所述围岩的方向在所述喷射混凝土层上间隔开设多个所述凹槽。3.根据权利要求1所述的隧道防岩爆支护方法，其特征在于，所述喷射混凝土层包括第一喷射混凝土层、钢筋网和第二喷射混凝土层，所述支护方法的具体步骤如下：将多个矩型槽模具间隔设置在所述围岩上；向所述洞室表面除开所述矩型槽模具的部分喷射所述第一喷射混凝土层；由所述第一喷射混凝土层朝向所述围岩的径向方向间隔打设多个钻孔；将每根所述预应力释能锚杆沿对应的所述钻孔插入所述围岩后，控制所述预应力释能锚杆，使所述预应力释能锚杆对所述围岩快速施加径向预应力，所述径向预应力的大小可针对不同岩爆等级施加，以进行主动支护；在所述第一喷射混凝土层上设置所述钢筋网；向所述钢筋网和所述预应力释能锚杆喷射所述第二喷射...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪波，莫晨聪，张哲，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51