一种用于穿越活动断层的钻爆法隧道抗错断结构制造技术

本发明专利技术涉及隧道与地下工程技术领域，为一种用于穿越活动断层的钻爆法隧道抗错断结构，抗错断结构包括断层破碎带扩挖段、过渡段及普通段，所述断层破碎带扩挖段位于断层破碎带内，所述普通段位于岩性较好的上盘和下盘内，所述过渡段位于断层破碎带扩挖段与普通段之间，所述抗错断结构每隔一预设长度设有变形缝，缝间设有止水结构。该抗错断结构能够适应活动断层大位移错动，并大幅减小了扩挖量；可以适应任意方向的断层错动，对于不确定断层错动方向的情形更具有保障；且止水构造设置比较简单；断层错动时，二次衬砌不发生破坏，保证了隧道内部结构的稳定与安全，灾后修复工作量较小。

【技术实现步骤摘要】
一种用于穿越活动断层的钻爆法隧道抗错断结构
本专利技术涉及隧道与地下工程
，具体涉及一种用于穿越活动断层的钻爆法隧道抗错断结构。
技术介绍
隧道穿越活动断层时，若无相应工程措施应对，活动断层的错动，尤其是大位移错动，会造成隧道结构的严重破损，而对于水下隧道由此会引起上覆水大量涌入，严重威胁行车及生命财产安全，也使得救援及灾后修复工作难以进行。因此，解决大位移活动断层错动对隧道结构的严重威胁，是隧道工程建设的重大技术难题。目前普遍采用的隧道穿越活动断层抗错断措施以隔震消能设计、扩挖设计、铰链设计为主，或综合其中两种或三种方法，但仍存在以下几方面问题：(1)所能容纳的断层位移量较小：有的设计仅通过一个或个别几个抗震缝(或者变形缝)的位错变形来容纳断层错动，抗断能力有限。(2)无法应对任意方向、任意位置的断层错动：一些抗错断结构只能适应预先设定的特定方向的错动位移，或者只能应对特定错动位置的情况，当断层错动方向无法预测、断层错动位置未发生在预定位置时，抗断措施即失效，结构将发生破坏。(3)抗断措施仍使隧道内部结构破坏：变形缝间发生垂直位错，隧道路面标高出现突变，节段间将呈锯齿状，原有道路发生结构侵限，除非扩大原有断面面积，预留一定程度的净空面积。尽管如此，也需要对隧道内部结构进行彻底的调整，灾后修复难度较大，耗时较长，快速恢复隧道交通功能的能力较弱。(4)止水构造难度加大。(5)抗大位移错断结构相较于传统钻爆法施工开挖支护，结构复杂，施工工序多，建造难度大。r>
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于穿越活动断层的钻爆法隧道抗错断结构，解决了以上所述的隧道抗错断技术的部分或全部问题。本专利技术为解决上述技术问题提供了一种用于穿越活动断层的钻爆法隧道抗错断结构，抗错断结构包括断层破碎带扩挖段、过渡段及普通段，所述断层破碎带扩挖段位于断层破碎带内，所述普通段位于岩性较好的上盘和下盘内，所述过渡段位于断层破碎带扩挖段与普通段之间，所述抗错断结构每隔一预设长度设有变形缝，缝间设有止水结构。可选的，所述断层破碎带扩挖段包括二次衬砌，所述二次衬砌向外周扩挖深度为所述活动断层最大位错量的一半。可选的，所述过渡段与断层破碎带扩挖段横断面相同，隧道向外周扩挖深度为所述活动断层最大位错量的一半。可选的，所述断层破碎带扩挖段及过渡段内的围岩与二次衬砌之间充填有多孔脆性填充材料层，所述多孔脆性填充材料层包括泡沫混凝土。可选的，所述普通段内的围岩与二次衬砌之间充填有弹性填充材料。可选的，所述弹性填充材料的弹性模量小于围岩的弹性模量。可选的，所述过渡段与普通段的交界处隧道结构横向位移值不大于该交界处弹性材料允许的最大弹性压缩量。可选的，所述止水结构包括Ω止水带。有益效果：本专利技术提供了一种用于穿越活动断层的钻爆法隧道抗错断结构，抗错断结构包括断层破碎带扩挖段、过渡段及普通段，所述断层破碎带扩挖段位于断层破碎带内，所述普通段位于岩性较好的上盘和下盘内，所述过渡段位于断层破碎带扩挖段与普通段之间，所述抗错断结构每隔一预设长度设有变形缝，缝间设有止水结构。该抗错断结构既能适应断层大位移错动的情况，也大大减小了扩挖量；可以适应任意方向的断层错动，对于不确定断层错动方向的情形更具有保障；使得活动断层错动位移主要转化为节段的旋转变形与衬砌节段间变形缝的张拉/压缩变形，变形缝不发生或发生非常小的垂直错位，对于止水构造设置比较简单。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本专利技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为用于穿越活动断层的钻爆法隧道抗错断结构的纵断面示意图；图2为用于穿越活动断层的钻爆法隧道抗错断结构在断层破碎带扩挖段的横断面示意图；图3为用于穿越活动断层的钻爆法隧道抗错断结构在过渡段的横断面示意图；图4为用于穿越活动断层的钻爆法隧道抗错断结构在普通段的横断面示意图；图5为用于穿越活动断层的钻爆法隧道抗错断结构的当错裂面位于断层破碎带扩挖段中间时隧道纵断面的变形示意图；图6为用于穿越活动断层的钻爆法隧道抗错断结构的当错裂面位于断层破碎带扩挖段左侧边界时隧道纵断面的变形示意图；图7为用于穿越活动断层的钻爆法隧道抗错断结构的当错裂面位于断层破碎带扩挖段右侧边界时隧道纵断面的变形示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。由结构计算可知，当隧道外周围岩(或填充材料)刚度降低时，断层破碎带扩挖段与围岩边界处的剪力和弯矩值减小，即活动断层错动对隧道结构的剧烈剪切作用将减弱。同时，断层破碎带扩挖段范围内节段间位错量及转角最大值均减小，且断层破碎带扩挖段内节段间的位错及转角沿隧洞纵向差异减小，变形更加均匀。根据以上结构计算结果，针对已有抗断技术存在的诸多问题，本专利技术实施例提出一种新的适用于穿越活动断层的钻爆法隧道抗错断结构，主要由断层破碎带扩挖段、过渡段和普通段组成，断层破碎带扩挖段位于断层破碎带内，所述普通段位于岩性较好的上盘和下盘内，所述过渡段位于断层破碎带扩挖段与普通段之间。在上述范围内隧道每隔一定长度设置一道变形缝，缝间设置止水结构。隧道结构纵剖面如图1所示。当活动断层最大错动位移值为L时，在断层破碎带扩挖段内隧道向外周扩挖L/2，并在扩挖范围内充填多孔脆性填充材料(如泡沫混凝土)，断层破碎带扩挖段内隧道结构横截面如图2所示。该多孔脆性填充材料要求具有一定的弹模和强度，保证在正常运行期内，隧道在正常荷载下不发生显著变形和破坏，但当断层错动时，脆性填充材料受压区能发生脆性破坏，且脆性破坏后黏结强度也较低，加上其多孔性质，使得充填材料发生脆性破坏后在扩挖面内释放出自由空间供隧道结构变形。具有一定宽度的断层破碎带扩挖段，断层错裂面的位置有时难以确定。为保证当断层错裂位置发生在断层破碎带扩挖段最左侧或最右侧边界上时，隧道结构仍可以发生柔性变形，需要在普通段与断层破碎带扩挖段之间设置一定长度的过渡段，扩挖出与断层破碎带扩挖段相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于穿越活动断层的钻爆法隧道抗错断结构，其特征在于，抗错断结构包括断层破碎带扩挖段、过渡段及普通段，所述断层破碎带扩挖段位于断层破碎带内，所述普通段位于岩性较好的上盘和下盘内，所述过渡段位于断层破碎带扩挖段与普通段之间，所述抗错断结构每隔一预设长度设有变形缝，缝间设有止水结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于穿越活动断层的钻爆法隧道抗错断结构，其特征在于，抗错断结构包括断层破碎带扩挖段、过渡段及普通段，所述断层破碎带扩挖段位于断层破碎带内，所述普通段位于岩性较好的上盘和下盘内，所述过渡段位于断层破碎带扩挖段与普通段之间，所述抗错断结构每隔一预设长度设有变形缝，缝间设有止水结构。


2.根据权利要求1所述的用于穿越活动断层的钻爆法隧道抗错断结构，其特征在于，所述断层破碎带扩挖段包括二次衬砌，所述二次衬砌向外周扩挖深度为所述活动断层的最大位错量的一半。


3.根据权利要求1所述的用于穿越活动断层的钻爆法隧道抗错断结构，其特征在于，所述过渡段横断面与所述断层破碎带扩挖段相同，隧道向外周扩挖深度为所述活动断层的最大位错量的一半。


4.根据权利要求2所述的用于穿越活动断层的钻爆法隧...

【专利技术属性】
技术研发人员：武哲书，肖明清，孙文昊，陈立保，张津，曲立清，李翔，倪健，郭永建，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42