隧道围岩长期变形灾害控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种隧道围岩长期变形灾害控制系统及控制方法，属于地质灾害防治技术领域，提供一种用于解决隧道围岩长期变形灾害的控制系统以及控制方法。本发明专利技术通过设置相应的压力监测单元，可实时监测隧道围岩的压力情况；通过设置泄压单元，这样当监测到相应的围岩压力超过设定限值时，可通过相应的泄压槽口对泄压槽口内对应的岩体进行掏岩泄压，进而降低围岩压力，能有效地避免因围岩长期变形超压后引发的灾害问题。本发明专利技术在隧道施工完成后的长期运行期内监测和控制隧道围岩压力，而且本发明专利技术进行掏岩泄压作业施工比较方便，同时隧道也无需中断通行，对隧道的正常运行不会造成严重影响。

Control System and Control Method of Long-term Deformation Disaster of Tunnel Surrounding Rock

The invention discloses a control system and a control method for long-term deformation disaster of tunnel surrounding rock, belonging to the technical field of geological disaster prevention and control, and provides a control system and a control method for solving long-term deformation disaster of tunnel surrounding rock. By setting the corresponding pressure monitoring unit, the pressure of surrounding rock can be monitored in real time; by setting the pressure relief unit, when the pressure of surrounding rock exceeds the set limit, the corresponding rock mass in the pressure relief groove can be cut and relieved through the corresponding pressure relief groove, thereby reducing the pressure of surrounding rock, effectively avoiding the overpressure induced by the long-term deformation of surrounding rock. Disaster problems. The invention monitors and controls the surrounding rock pressure of the tunnel during the long-term operation period after the completion of the tunnel construction, and the construction of the rock excavation and pressure relief operation of the invention is convenient, and the tunnel does not need to interrupt the passage, thus causing no serious impact on the normal operation of the tunnel.

【技术实现步骤摘要】
隧道围岩长期变形灾害控制系统及控制方法
本专利技术涉及地质灾害防治
，尤其涉及一种隧道围岩长期变形灾害控制系统及控制方法。
技术介绍
西部大开发的实施，在青藏高原及其周边建成了许多深埋特长隧洞，如青藏铁路32km长的新关角隧道，兰渝铁路28km长的西秦岭隧道和锦屏水电站近18km长，埋深近2600m的锦屏水电站交通辅助隧洞等。这些隧洞的修建都遇到了高地应力和软弱围岩大变形的工程灾害问题。随着西部大开发和交通等基础设施建设与资源能源基地建设的加速推进，青藏高原及其周边地区还将修建众多深埋特长隧道，如在建的成都至明昆铁路长近25km的越西隧道，云南大理至瑞丽铁路长34.5km，最大埋深近1160m的高黎贡山铁路隧道和兰州至成都铁路近29km长的平安隧道等，即将建设的“川藏铁路”，长度超过30km的隧道将超过10座。包括软弱围岩和高-超高地应力区的坚硬裂隙围岩在内的隧道围岩长期变形问题，是深埋特长隧道潜在的工程灾害之一。目前对上述隧道围岩长期变形灾害问题常用的工程措施是利用刚性、柔性或者刚柔结合性衬砌结构进行支护应对。但是，这些工程措施都不能彻底解决高地应力和超高地应力地质环境下的围岩长期大变形的灾害问题。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种用于解决隧道围岩长期变形灾害的控制系统以及控制方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：隧道围岩长期变形灾害控制系统，包括多个压力监测单元和多个泄压单元，所述压力监测单元沿隧道轴向间隔设置，所述泄压单元沿隧道轴向间隔设置；每个压力监测单元包括多个压力传感器和一个压力监测仪；每个压力监测单元内的多个压力传感器沿隧道周向间隔分布于隧道两侧以及顶部的隧道衬砌层内，所述压力监测仪与本压力监测单元内的所有压力传感器信号相连；每个泄压单元包括沿隧道周向间隔设置的多个泄压槽口，所述泄压槽口贯穿隧道衬砌层。进一步的是：在隧道一侧的隧道衬砌层内与每个压力监测单元对应设置有监测盒，所述压力监测仪设置于所述监测盒内。进一步的是：所述泄压槽口由埋设于隧道衬砌层内的钢制预埋件形成；所述钢制预埋件包括泄压槽衬垫钢板和泄压槽内壁钢板，所述泄压槽内壁钢板沿泄压槽口的内壁设置一圈，所述泄压槽衬垫钢板垫设于泄压槽口外周的隧道衬砌层表面，所述泄压槽衬垫钢板与位于泄压槽口口部的泄压槽内壁钢板连接为一体结构；在每个泄压槽口上盖设有可拆卸的密封盖。进一步的是：在泄压槽内壁钢板的外周设有埋置钢筋，所述埋置钢筋的一端与泄压槽内壁钢板连接，埋置钢筋的另一端与泄压槽衬垫钢板连接。进一步的是：所述密封盖包括盖板、设置于盖板一侧的密封塞和设置于盖板另一侧的槽钢，所述槽钢的两端分别从盖板上相应的侧边穿出，所述密封塞与泄压槽口密封配合；所述槽钢的一端与设置于泄压槽衬垫钢板上的安装座铰接配合，槽钢的另一端与设置于泄压槽衬垫钢板上的扣件可拆卸地扣接配合。进一步的是：所述密封塞与泄压槽口为锥面密封配合。进一步的是：在密封塞的外周套设有密封橡胶垫。进一步的是：所述隧道衬砌层包括初衬层、二衬层和设置于初衬层与二衬层之间的防水板，所述压力传感器设置于初衬层与防水板之间；在二衬层内设置有排水管，在隧道的底部设置有排水洞，所述排水管与排水洞连通。上述本专利技术所述的隧道围岩长期变形灾害控制系统用于隧道围岩长期变形灾害的控制方法，通过压力监测单元测量对应位置的隧道围岩的围岩压力；当所监测的围岩压力在设定限值内，隧道正常使用；当所监测的围岩压力超过设定限值时，通过相应的泄压槽口对泄压槽口内部的岩体进行掏岩泄压。进一步的是：每个泄压槽口对应的掏岩区域呈扇形片层状。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过设置相应的压力监测单元，可实时监测隧道围岩的压力情况；通过设置泄压单元，这样当监测到相应的围岩压力超过设定限值时，可通过相应的泄压槽口对泄压槽口内对应的岩体进行掏岩泄压，进而降低围岩压力，能有效地避免因围岩长期变形超压后引发的灾害问题。本专利技术可在隧道施工完成后长期运行期间实现对围岩的压力监测，并且根据监测结果可及时、多次通过预留的泄压槽口进行掏岩泄压；因此能在隧道施工完成后的长期运行期内控制隧道围岩压力。而且，本专利技术进行掏岩泄压作业施工比较方便，同时隧道也无需中断通行，对隧道的正常运行不会造成严重影响。附图说明图1为本专利技术所述的隧道围岩长期变形灾害控制系统的局部隧道段的示意图；图2为图1中A-A截面的剖视图；图3为图1中B-B截面的剖视图；图4为图3中压力监测单元的示意图；图5为密封盖与钢制预埋件形成的泄压槽口配合时的示意图；图6为钢制预埋件的主视图；图7为图6中C-C截面的剖视图；图8为图7中D-D截面的剖视图；图9为密封盖的主视图；图10为图9中E-E截面的剖视图；图11为图10中F-F截面的剖视图；图中标记为：压力监测单元1、泄压单元2、压力传感器3、压力监测仪4、隧道衬砌层5、泄压槽口6、密封盖7、监测盒8、钢制预埋件9、泄压槽衬垫钢板10、泄压槽内壁钢板11、埋置钢筋12、盖板13、密封塞14、槽钢15、安装座16、扣件17、密封橡胶垫18、初衬层19、二衬层20、防水板21、排水管22、排水洞23、扇形片层状24、加强肋板25。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。如图1至图11所示，本专利技术所述的隧道围岩长期变形灾害控制系统，包括多个压力监测单元1和多个泄压单元2，所述压力监测单元1沿隧道轴向间隔设置，所述泄压单元2沿隧道轴向间隔设置；每个压力监测单元1包括多个压力传感器3和一个压力监测仪4；每个压力监测单元1内的多个压力传感器3沿隧道周向间隔分布于隧道两侧以及顶部的隧道衬砌层5内，所述压力监测仪4与本压力监测单元1内的所有压力传感器3信号相连；每个泄压单元2包括沿隧道周向间隔设置的多个泄压槽口6，所述泄压槽口6贯穿隧道衬砌层5。其中，压力监测单元1为用于监测隧道的围岩压力，技术人员可通过压力监测仪4实时获取相应位置的围岩压力，进而判断该处围岩是否因变形过大而存在超压情况。更具体的，为了便于观测压力监测仪4，通常可在隧道一侧的隧道衬砌层5内与每个压力监测单元1对应设置有监测盒8，将所述压力监测仪4设置于所述监测盒8内。当然，不失一般性，也可将相邻的多个压力检测单元1对应的压力监测仪4放置到同一个压力检测盒8内。更具体的，通常隧道的围岩变形主要为其两侧及顶部区域，因此上述压力监测单元1内的压力传感器3优选设置在隧道两侧及其顶部区域，具体可参照附图3和附图4中所示，每个压力监测单元1内的多个压力传感器3沿隧道周向间隔分布于隧道两侧以及顶部的隧道衬砌层5内；并且根据情况每个压力监测单元1内应当不少于三个压力传感器3，这样通过多个压力传感器3才能有效地监测隧道周向上各方位对应的围岩压力；当然，各压力传感器3可通过相应的信号线与该压力监测单元1内的压力监测仪4信号连通，将监测数据输送至压力监测仪4。其中，泄压单元2是用于当监测到围岩超压时，可通过泄压单元2对超压围岩进行泄压处理，具体的泄压处理则是通过泄压单元2内相应的泄压槽口6对其内部对应的岩体进行掏岩泄压，即将泄压槽口6内部的岩体通过泄压槽口6捣碎并掏出，以达到泄压的目的。当然，在不需要通过泄压槽口6进行掏岩泄压处理时，可通过进一步设置的密封盖7将泄压槽口6密封遮盖本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.隧道围岩长期变形灾害控制系统，其特征在于：包括多个压力监测单元(1)和多个泄压单元(2)，所述压力监测单元(1)沿隧道轴向间隔设置，所述泄压单元(2)沿隧道轴向间隔设置；每个压力监测单元(1)包括多个压力传感器(3)和一个压力监测仪(4)；每个压力监测单元(1)内的多个压力传感器(3)沿隧道周向间隔分布于隧道两侧以及顶部的隧道衬砌层(5)内，所述压力监测仪(4)与本压力监测单元(1)内的所有压力传感器(3)信号相连；每个泄压单元(2)包括沿隧道周向间隔设置的多个泄压槽口(6)，所述泄压槽口(6)贯穿隧道衬砌层(5)。

【技术特征摘要】
1.隧道围岩长期变形灾害控制系统，其特征在于：包括多个压力监测单元(1)和多个泄压单元(2)，所述压力监测单元(1)沿隧道轴向间隔设置，所述泄压单元(2)沿隧道轴向间隔设置；每个压力监测单元(1)包括多个压力传感器(3)和一个压力监测仪(4)；每个压力监测单元(1)内的多个压力传感器(3)沿隧道周向间隔分布于隧道两侧以及顶部的隧道衬砌层(5)内，所述压力监测仪(4)与本压力监测单元(1)内的所有压力传感器(3)信号相连；每个泄压单元(2)包括沿隧道周向间隔设置的多个泄压槽口(6)，所述泄压槽口(6)贯穿隧道衬砌层(5)。2.如权利要求1所述的隧道围岩长期变形灾害控制系统，其特征在于：在隧道一侧的隧道衬砌层(5)内与每个压力监测单元(1)对应设置有监测盒(8)，所述压力监测仪(4)设置于所述监测盒(8)内。3.如权利要求1所述的隧道围岩长期变形灾害控制系统，其特征在于：所述泄压槽口(6)由埋设于隧道衬砌层(5)内的钢制预埋件(9)形成；所述钢制预埋件(9)包括泄压槽衬垫钢板(10)和泄压槽内壁钢板(11)，所述泄压槽内壁钢板(11)沿泄压槽口(6)的内壁设置一圈，所述泄压槽衬垫钢板(10)垫设于泄压槽口(6)外周的隧道衬砌层(5)表面，所述泄压槽衬垫钢板(10)与位于泄压槽口(6)口部的泄压槽内壁钢板(11)连接为一体结构；在每个泄压槽口(6)上盖设有可拆卸的密封盖(7)。4.如权利要求3所述的隧道围岩长期变形灾害控制系统，其特征在于：在泄压槽内壁钢板(11)的外周设有埋置钢筋(12)，所述埋置钢筋(12)的一端与泄压槽内壁钢板(11)连接，埋置钢筋(12)的另一端与泄压槽衬垫钢板(10)连接。5.如权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈炜韬，张子晗，唐辉，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51