一种柱状节理松弛效应综合测试洞测试现场结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种柱状节理松弛效应综合测试洞测试现场结构，所述测试洞设置在柱状节理发育洞段，测试洞长度根据测试区长度确定，沿长度方向包含至少四个测试区；所述测试洞的高度满足测试洞自上至下分三层开挖，单层高度3~5m；所述测试洞中第三层上方的第一层和第二层被挖除，自测试洞的第一层边墙向下方第三层所处位置的两侧布置倾斜的钻孔，在钻孔中预埋声发射探头，探头距离第三层边墙为0.5~1倍洞径；所述第三层分为多组，每组中包括至少两个测试区的第三层，在单块的测试区中采用相同的支护，在每组中的不同测试区的支护不同。本实用新型专利技术使得测试工作能够通过较少的工作量来评价不同开挖方式、不同支护措施对柱状节理松弛区的影响。

A comprehensive test tunnel for the relaxation effect of columnar joints

【技术实现步骤摘要】
一种柱状节理松弛效应综合测试洞测试现场结构
本技术涉及柱状节理发育的隧道、地下洞室、边坡、坝基等的柱状节理松弛效应综合测试洞。
技术介绍
柱状节理是玄武岩中较为常见的原生破裂构造，多见于厚层火山熔岩中，将岩体切割成一种比较规则的多边形长柱体。在未受扰动影响的情况下，柱状节理玄武岩岩石坚硬，柱体镶嵌紧密，岩体强度较高。但开挖后卸荷易松弛，给地下洞室围岩稳定来带不利影响。卸荷松弛是柱状节理岩体最为显著的特征，例如原始自然边坡柱状节理玄武岩长期暴露，在长期卸荷风化作用下，松散掉块，松弛特征明显；地下洞室开挖后，洞周应力调整，柱状节理玄武岩出现浅层松弛，若支护不及时或支护力不足，松弛向深部进一步扩展，则可能发生局部坍塌破坏。柱状节理岩体卸荷松弛特征与柱体的空间分布形态、应力赋存环境、支护时机、施工方法等均有较大关系，即使洞室尺寸相同，不同条件下的松弛特性也是不同的，多种因素影响下揭示松弛效应对工程设计、安全性评价具有重要意义。为研究柱状节理松驰区形成、演变及其范围，目前常用的测试方法包括变形测试、声波检测、钻孔电视、压水试验等手段，但这些测试方法只能从宏观角度对柱状节理的松弛深度进行评价，对松弛的孕育过程和诱发机制则无法准确反映。对于固体物质在外界条件(机械载荷、温度变化等)作用下，其内部将产生局部应力集中现象。由于应力集中区的高能状态是不稳定的，它必将向稳定的低能状态过渡，在这一过渡过程中，应变能将以弹性波的方式快速释放，即声发射现象。岩体是一种典型的非均质材料，开挖过程中将伴生声发射。岩体声发射蕴含着岩石内部微破裂的许多信息。采用声发射定位监测技术对地下洞室开挖进行连续跟踪监测，能够捕捉到岩体内部产生的声发射信号和具体部位，为分析岩体松弛特征提供依据。本技术所要解决的技术问题是提供一种柱状节理松弛效应综合测试方法，能够通过较少的工作量评价不同开挖方式、不同支护措施对柱状节理松弛区的影响。由于声发射对破裂扩展监测具有重要价值，该方面的研究已经开始广泛开展，但是由于受现场观测条件、监测方案设计、松弛效应评估等限制，目前还缺乏利用声发射技术实时监测与定量分析柱状节理损伤松弛区演化过程以及不同支护措施的锚固效应。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种柱状节理松弛效应综合测试洞测试现场结构，使得测试工作能够通过较少的工作量来评价不同开挖方式、不同支护措施对柱状节理松弛区的影响。为此，本技术采用以下技术方案：一种柱状节理松弛效应综合测试洞支护测试现场结构，所述测试洞设置在柱状节理发育洞段，其特征在于测试洞长度根据测试区长度确定，沿长度方向包含至少四个测试区；所述测试洞的高度满足测试洞自上至下分三层开挖，单层高度3~5m；所述测试洞中第三层上方的第一层和第二层被挖除，自测试洞的第一层边墙向下方第三层所处位置的两侧布置倾斜的钻孔，在钻孔中预埋声发射探头，探头距离第三层边墙为0.5~1倍洞径；所述第三层分为多组，每组中包括至少两个测试区的第三层，在单块的测试区中采用相同的支护，在每组中的不同测试区的支护不同。进一步地，所述支护选自：无支护、有支护，所述有支护选自应对不同支护时机的支护以及不同结构的支护。进一步地，在测试洞的前端测试区前和后端测试区后预留10~15m长度，预留区的第一层被挖除，预留区的第二层和第三层保留而不开挖。进一步地，所述测试洞的长度满足包含至少9个测试区，单块测试区长度为5~10m。进一步地，在每个测试区中每侧钻孔的距离2~3m。进一步地，在单个钻孔中均匀布置2~3个声发射探头。本技术提供了一种柱状节理松弛效应综合测试洞测试现场结构。可以通过第一层提供的场所按测试区向两侧布置深达第三层的钻孔并在钻孔中预埋声发射探头；并且，又能将测试洞沿长度分为四个以上的测试区，能对测试洞分层赋予功能，将第三层作为支护试验层，按长度提供测试区作为实验样本，对第二层的同种扰动进行多种的支护比较，而克服了传统测试方法监测仪器后埋无法监测破裂全过程、开挖无法对柱状节理产生有效扰动、松弛效应对比不够全面等缺陷，工程科研人员只需用较少的工作量就能够通过不同方式开挖柱状节理隧洞，并划分不同支护区实施不同的支护方案，通过预埋的声发射探头监测柱状节理破裂的孕育演化过程，评价不同开挖方式、不同支护措施对柱状节理松弛区的影响，实现全方位、全过程、全要素的对比，为柱状节理的开挖支护提供了最直接的技术支撑，同时，本技术技术门槛低、现场实施便捷，便于在现场推广应用。附图说明图1为本技术测试洞分区示意图。图2为测试洞各测试区的第一层开挖后的剖视图。图3为测试洞测试区的第二层采用一次开挖后的剖视图。图4为测试洞测试区的第二层采用二次开挖后的剖视图。图5为在图3或4的基础上进行试验时，测试洞第三层无支护测试区的第三层开挖后的剖视图。图6为在图3或4的基础上进行试验时，测试洞第三层超前锚杆支护测试区的剖视图。图7为在图3或4的基础上进行试验时，测试洞第三层超前灌浆支护测试区的剖视图。具体实施方式以下结合工程建筑和试验过程进一步详细解释本技术测试洞测试现场结构。（1）开挖测试洞，见图1。在柱状节理发育洞段开挖测试洞100，其方向可以是自该洞段的侧壁进行开挖。测试洞长度根据测试区长度确定，一般单块测试区长度为5~10m，测试洞总高度为10~15m，共分三层，单层高度3~5m。在本实施例中共依次分为第一测试区至第七测试区共7个测试区，分别标号101、102、103、104、105、106、107。在第一测试区101前和第七测试区107后预留10~15m长度，预留区108的第二层和第三层被保留而不开挖，以消除两端掌子面效应对测试区的影响。（2）布置声发射探头，见图2。开挖测试洞各测试区的第一层1，并利用第一层向下方第三层两侧边墙布置倾斜的钻孔2，利用钻孔预埋声发射探头3，为了避免第三层开挖对探头造成影响和距离边墙太远无法有效捕捉声发射信息，探头3距离第三层边墙优选为0.5~1倍洞径。由于第三层开挖高度3~5m，单个探头无法有效覆盖，建议在单个钻孔2中均匀布置2~3个声发射探头3。在单块测试区中，在两侧可分别布置多个钻孔2，单块测试区中每侧的相邻钻孔2距离2~3m。在以上测试洞的条件下可以进行不同的开挖方式、支护方式进行组合对比，供工程科研人员进行对比，找到对于该地质特点的最佳开挖和支付方法。（3）开挖第二层6，见图3，图4，将第二层6作为扰动效应施加层，按测试区进行第二层开挖，每个测试区内的第二层采用同种开挖方法开挖，同种开挖方法至少挖两个测试区的第二层，第二层主要考察不同开挖方式产生的不同卸荷速率对第三层柱状节理的影响，并且提供的场地条件，以对第三层施加不同的支护措施，进行试验对比。根据设计方案要求，第二层开挖方案的选择范围可包括钻爆法一次开挖成型、钻爆法分层开挖、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柱状节理松弛效应综合测试洞测试现场结构，所述测试洞设置在柱状节理发育洞段，其特征在于测试洞长度根据测试区长度确定，沿长度方向包含至少四个测试区；/n所述测试洞的高度满足测试洞自上至下分三层开挖，单层高度3～5m；/n所述测试洞中第三层上方的第一层和第二层被挖除，自测试洞的第一层边墙向下方第三层所处位置的两侧布置倾斜的钻孔，在钻孔中预埋声发射探头，探头距离第三层边墙为0.5～1倍洞径；/n所述第三层分为多组，每组中包括至少两个测试区的第三层，在单块的测试区中采用相同的支护，在每组中的不同测试区的支护不同。/n

【技术特征摘要】
1.一种柱状节理松弛效应综合测试洞测试现场结构，所述测试洞设置在柱状节理发育洞段，其特征在于测试洞长度根据测试区长度确定，沿长度方向包含至少四个测试区；
所述测试洞的高度满足测试洞自上至下分三层开挖，单层高度3～5m；
所述测试洞中第三层上方的第一层和第二层被挖除，自测试洞的第一层边墙向下方第三层所处位置的两侧布置倾斜的钻孔，在钻孔中预埋声发射探头，探头距离第三层边墙为0.5～1倍洞径；
所述第三层分为多组，每组中包括至少两个测试区的第三层，在单块的测试区中采用相同的支护，在每组中的不同测试区的支护不同。


2.如权利要求1所述的一种柱状节理松弛效应...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宁，张春生，石安池，陈建林，褚卫江，陈平志，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33