一种受构造应力及层理控制的隧道大变形靶向支护方法技术

一种受构造应力及层理控制的隧道大变形靶向支护方法，具体为：根据岩层产状与隧道空间关系不同，将隧道围岩划分为缓倾类型、倾斜小夹角类型及陡倾小夹角类型；缓倾类型：θ<30°，θ为岩层倾角；倾斜小夹角类型：30°<θ<75°且γ<45°；陡倾小夹角类型：θ>75°且γ<30°；θ为岩层倾角，γ为岩层走向与隧道轴线的夹角；根据隧道围岩大变形严重程度不同，将隧道围岩大变形划分为三个等级，分别为I级、II级和III级；I级：0.2<G

【技术实现步骤摘要】
一种受构造应力及层理控制的隧道大变形靶向支护方法
本专利技术属于隧道围岩大变形灾害防治
，特别是涉及一种受构造应力及层理控制的隧道大变形靶向支护方法。
技术介绍
在交通、水力水电、矿山等领域中，隧道工程的施工量逐年攀升，而且这些隧道工程经常处于构造运动强烈的地区，加之隧道围岩多为三叠系岩板、千枚岩、片岩、砂岩等层状软质岩，在隧道工程建设过程中，经常出现严重的层状围岩大变形灾害，而工程活动中所引发的岩体破坏现象则与层状岩体力学性质的各向异性特征密切相关，同时层状围岩隧道发生的此类灾害多与层状岩体的层理产状及地应力方位密切相关。为此，必须对隧道层状围岩大变形进行防治，在目前的工程实践中，多采用锚杆、钢拱架、喷射混凝土等无差别加强支护措施，部分区段还会采用普通水泥材料注浆加固。但是，虽然这些防治手段在一定程度上抑制了大变形灾害的发生，但也存在支护效率低、支护成本高的不足，并且在高地应力、强卸荷、围岩完整性差等极端复杂地址条件下，往往不能取得较好的控制效果。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种受构造应力及层理控制的隧道大变形靶向支护方法，根据隧道围岩大变形等级的不同，在隧道内采用差异化的支护措施，可有效提高支护效率，同时可以节约支护成本，有效保证层状围岩大变形的控制效果。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种受构造应力及层理控制的隧道大变形靶向支护方法，具体为：一、根据岩层产状与隧道之间空间关系的不同，将隧道围岩划分为三种类型，分别为缓倾类型、倾斜小夹角类型及陡倾小夹角类型；①、缓倾类型：θ<30°，θ为岩层倾角；②、倾斜小夹角类型：30°<θ<75°且γ<45°，θ为岩层倾角，γ为岩层走向与隧道轴线的夹角；③、陡倾小夹角类型：θ>75°且γ<30°，θ为岩层倾角，γ为岩层走向与隧道轴线的夹角；二、根据隧道围岩大变形严重程度的不同，将隧道围岩大变形划分为三个等级，分别为I级、II级和III级；①、I级：0.2<Gn<0.3，变形潜势属轻微，Gn为岩体强度应力比；②、II级：0.15<Gn<0.2，变形潜势属中等，Gn为岩体强度应力比；③、III级：Gn<0.15，变形潜势属强烈，Gn为岩体强度应力比；三、根据隧道围岩大变形等级的不同，采用如下支护措施：①、当隧道围岩大变形等级为I级和II级时，采用开挖后布设锚杆的支护措施；②、当隧道围岩大变形等级为III级时，采用开挖前超前注浆加固、开挖后布设锚杆的支护措施。当隧道围岩大变形等级为I级和II级时，且隧道围岩为缓倾类型时，锚杆的布设位置在顶底板区域，锚杆采用抗拉型锚杆。当隧道围岩大变形等级为I级和II级时，且隧道围岩为倾斜小夹角类型时，锚杆的布设位置在层理与洞周平行的位置、顶板及顺层侧边墙区域，锚杆采用抗拉型和抗剪型锚杆。当隧道围岩大变形等级为I级和II级时，且隧道围岩为陡倾小夹角类型时，锚杆的布设位置在两侧边墙区域，锚杆采用抗拉型锚杆。当隧道围岩大变形等级为III级时，在开挖前，布设中空注浆锚杆并注浆加固，注浆锚杆的布设方向与隧道轴线的夹角δ为30°～45°，在开挖后，当隧道围岩为缓倾类型时，锚杆的布设位置在顶底板区域，锚杆采用抗拉型锚杆；当隧道围岩为缓倾类型时，锚杆的布设位置在顶底板区域，锚杆采用抗拉型锚杆；当隧道围岩为陡倾小夹角类型时，锚杆的布设位置在两侧边墙区域，锚杆采用抗拉型锚杆。当隧道围岩大变形等级为III级时，在开挖后进行锚杆支护时，锚杆的布设方向与岩层视倾斜方向的夹角大于30°，且锚固剂采用速凝类锚固剂。当隧道围岩大变形等级为III级时，在开挖前进行注浆加固时，注浆浆料采用双液速凝注浆浆料，注浆浆料的双液混合后需要满足在3分钟内失去流动性的要求，同时需要满足1天龄期净浆的单轴抗压强度大于15MPa的要求。本专利技术的有益效果：本专利技术的受构造应力及层理控制的隧道大变形靶向支护方法，根据隧道围岩大变形等级的不同，在隧道内采用差异化的支护措施，可有效提高支护效率，同时可以节约支护成本，有效保证层状围岩大变形的控制效果。附图说明图1为岩层产状与隧道的空间位置关系示意图；图2为隧道围岩为缓倾类型时的锚固布设方位示意图；图3为隧道围岩为倾斜小夹角类型时的锚固布设方位示意图；图4为隧道围岩为陡倾小夹角类型时的锚固布设方位示意图；图5为超前注浆加固时的注浆锚杆锚固布设方位示意图；图中，1—层状围岩，2—隧道，3—水平基准面，4—岩层走向基准线，5—岩层倾向基准线，6—隧道轴线，7—锚杆，8—注浆锚杆。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。一种受构造应力及层理控制的隧道大变形靶向支护方法，具体为：一、根据岩层产状与隧道之间空间关系的不同，将隧道围岩划分为三种类型，分别为缓倾类型、倾斜小夹角类型及陡倾小夹角类型；具体的，岩层产状与隧道的空间位置关系如图1所示；①、缓倾类型：θ<30°，θ为岩层倾角；②、倾斜小夹角类型：30°<θ<75°且γ<45°，θ为岩层倾角，γ为岩层走向与隧道轴线的夹角；③、陡倾小夹角类型：θ>75°且γ<30°，θ为岩层倾角，γ为岩层走向与隧道轴线的夹角；二、根据隧道围岩大变形严重程度的不同，将隧道围岩大变形划分为三个等级，分别为I级、II级和III级；①、I级：0.2<Gn<0.3，变形潜势属轻微，Gn为岩体强度应力比；②、II级：0.15<Gn<0.2，变形潜势属中等，Gn为岩体强度应力比；③、III级：Gn<0.15，变形潜势属强烈，Gn为岩体强度应力比；三、根据隧道围岩大变形等级的不同，采用如下支护措施：①、当隧道围岩大变形等级为I级和II级时，采用开挖后布设锚杆的支护措施；②、当隧道围岩大变形等级为III级时，采用开挖前超前注浆加固、开挖后布设锚杆的支护措施。当隧道围岩大变形等级为I级和II级时，且隧道围岩为缓倾类型时，如图2所示，锚杆的布设位置在顶底板区域，锚杆采用抗拉型锚杆。当隧道围岩大变形等级为I级和II级时，且隧道围岩为倾斜小夹角类型时，如图3所示，锚杆的布设位置在层理与洞周平行的位置、顶板及顺层侧边墙区域，锚杆采用抗拉型和抗剪型锚杆。当隧道围岩大变形等级为I级和II级时，且隧道围岩为陡倾小夹角类型时，如图4所示，锚杆的布设位置在两侧边墙区域，锚杆采用抗拉型锚杆。当隧道围岩大变形等级为III级时，在开挖前，布设中空注浆锚杆并注浆加固，如图5所示，注浆锚杆的布设方向与隧道轴线的夹角δ为30°～45°，在开挖后，当隧道围岩为缓倾类型时，锚杆的布设位置在顶底板区域，锚杆采用抗拉型锚杆；当隧道围岩为缓倾类本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种受构造应力及层理控制的隧道大变形靶向支护方法，其特征在于具体为：/n一、根据岩层产状与隧道之间空间关系的不同，将隧道围岩划分为三种类型，分别为缓倾类型、倾斜小夹角类型及陡倾小夹角类型；/n①、缓倾类型：θ<30°，θ为岩层倾角；/n②、倾斜小夹角类型：30°<θ<75°且γ<45°，θ为岩层倾角，γ为岩层走向与隧道轴线的夹角；/n③、陡倾小夹角类型：θ>75°且γ<30°，θ为岩层倾角，γ为岩层走向与隧道轴线的夹角；/n二、根据隧道围岩大变形严重程度的不同，将隧道围岩大变形划分为三个等级，分别为I级、II级和III级；/n①、I级：0.2<G

【技术特征摘要】
1.一种受构造应力及层理控制的隧道大变形靶向支护方法，其特征在于具体为：
一、根据岩层产状与隧道之间空间关系的不同，将隧道围岩划分为三种类型，分别为缓倾类型、倾斜小夹角类型及陡倾小夹角类型；
①、缓倾类型：θ<30°，θ为岩层倾角；
②、倾斜小夹角类型：30°<θ<75°且γ<45°，θ为岩层倾角，γ为岩层走向与隧道轴线的夹角；
③、陡倾小夹角类型：θ>75°且γ<30°，θ为岩层倾角，γ为岩层走向与隧道轴线的夹角；
二、根据隧道围岩大变形严重程度的不同，将隧道围岩大变形划分为三个等级，分别为I级、II级和III级；
①、I级：0.2<Gn<0.3，变形潜势属轻微，Gn为岩体强度应力比；
②、II级：0.15<Gn<0.2，变形潜势属中等，Gn为岩体强度应力比；
③、III级：Gn<0.15，变形潜势属强烈，Gn为岩体强度应力比；
三、根据隧道围岩大变形等级的不同，采用如下支护措施：
①、当隧道围岩大变形等级为I级和II级时，采用开挖后布设锚杆的支护措施；
②、当隧道围岩大变形等级为III级时，采用开挖前超前注浆加固、开挖后布设锚杆的支护措施。


2.根据权利要求1所述的一种受构造应力及层理控制的隧道大变形靶向支护方法，其特征在于：当隧道围岩大变形等级为I级和II级时，且隧道围岩为缓倾类型时，锚杆的布设位置在顶底板区域，锚杆采用抗拉型锚杆。


3.根据权利要求1所述的一种受构造应力及层理控制的隧道大变形靶向支护方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭锋，周扬一，李西凡，孙本通，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21