一种让压支护结构制造技术

本发明专利技术提供了一种让压支护结构。包括多个拱架单元和多个让压组件；相邻的拱架单元通过让压组件连接；所述让压组件包括让压管，沿所述让压管的轴线方向在让压管外壁上设有至少两个凹陷深度不同的凹纹区。本发明专利技术通过沿让压管的轴线方向在让压管外壁上设置至少两个凹陷深度不同的凹纹区，通过凹纹减小了让压管凹纹区的横截面积，导致让压管凹纹区的轴向抗压刚度降低，从而诱导让压管承受围岩压力时在凹纹区产生轴向压缩变形，达到主动让压的效果；而凹纹的切削深度越深，结构整体的抗压刚度就越低，通过在让压管的外壁上设置至少两个凹陷深度不同的凹纹区，可以根据让压支护结构承受的围岩压力变化实现分阶段变阻的效果。的围岩压力变化实现分阶段变阻的效果。的围岩压力变化实现分阶段变阻的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种让压支护结构


[0001]本专利技术涉及隧道工程
，具体涉及一种让压支护结构。

技术介绍

[0002]近年来随着我国西部开发战略的持续推进，大量穿越高地应力区及软弱围岩地层的深长隧道工程不断涌现，如在建的川藏铁路、滇藏铁路等。受复杂地质条件、构造应力的影响，隧道建设过程中极易出现变形速率快、变形量级大以及收敛持续时间长等特征的软岩大变形问题。针对隧道大变形问题，国内外采用的支护技术可分为强支护、分层支护以及让压支护三大类。其中，让压支护技术是通过在衬砌与隧道围岩之间或者在支护结构内设置让压结构等方式，适当释放隧道围岩中的形变能，从而达到优化支护结构受力的效果。
[0003]目前国内外针对让压支护的研究已有不少成果，众多学者先后研制了可伸缩钢架及柔性接头等结构，但由于隧道围岩支护过程中的施工差异和围岩性质的多变性，现有让压支护结构在实际应用中常常出现使用性能不稳定的情况，主要表现为：(1)恒阻让压阶段变形量过小，如图8中曲线
②
相较于曲线
③
(理论值)而言，让压变形B0B1段小于理论B0B3段，致使隧道围岩形变能没有充分释放；(2)恒阻让压阶段变形量过大，如图8中曲线
④
相较于曲线
③
(理论值)而言，让压变形B0B5段大于理论B0B3段，致使支护结构产生过大变形而整体失效。另外，现有让压支护结构“恒阻性”的设计没能很好契合隧道围岩变形所经历的三个阶段，也在一定程度上限制支护性能的充分发挥。如图8所示，曲线
①
表示围岩力学特征曲线：(1)线弹性阶段，此阶段隧道围岩变形量大，但围岩压力会随着变形增加快速降低，因此要求支护结构具有较高的可压缩性，从而以充分的形变换取明显的围岩压力降低；(2)塑性阶段，此阶段中围岩变形速率加快且围岩压力随之降低不明显，因此要求支护结构具有一定的变阻性，从而通过不断增强的支护阻力逐渐平衡围岩压力，并最终达到稳定；(3)松动破坏阶段，此阶段中围岩压力不再随变形增加而减少，而是出现应力反增长的情况，因此要求支护结构具有限制的压缩量，即保证让压过程在塑性阶段完成，从而避免支护后的围岩进入松动破坏阶段。
[0004]鉴于以上特征，现有让压支护结构具有的恒阻让压性不能很好契合围岩的分阶段变形规律，致使让压支护性能没有能充分发挥。
[0005]综上所述，急需一种让压支护结构以解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于提供一种让压支护结构，以解决让压支护结构分阶段变阻让压的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种让压支护结构，包括多个拱架单元和多个让压组件；相邻的拱架单元通过让压组件连接；所述让压组件包括让压管，沿所述让压管的轴线方向在让压管外壁上设有至少两个凹陷深度不同的凹纹区。
[0008]优选的，所述让压管外壁上设有深凹纹区、中凹纹区和浅凹纹区；所述深凹纹区的
凹陷深度为所述让压管壁厚的60％～80％，所述中凹纹区的凹陷深度为所述让压管壁厚的40％～60％，所述浅凹纹区的凹陷深度为所述让压管壁厚的20％～40％。
[0009]优选的，以所述让压管长度方向的中心对称设置所述深凹纹区、中凹纹区和浅凹纹区，相邻凹纹区之间的距离为6mm～8mm。
[0010]优选的，所述深凹纹区、中凹纹区和浅凹纹区均设有若干条环形凹纹；每个凹纹区中的相邻环形凹纹之间的间距为2mm～4mm。
[0011]优选的，所述环形凹纹的宽度为2mm～4mm。
[0012]优选的，所述让压组件还包括设于所述让压管两端的连接板一，所述连接板一与相邻的拱架单元连接。
[0013]优选的，所述拱架单元与让压组件连接的端部设有连接板二，所述连接板二与所述连接板一上均设有连接孔。
[0014]优选的，所述连接板一的两侧设有限位件；所述让压组件两侧设有用于与同侧的限位件配合的刚度限定板。
[0015]优选的，所述刚度限定板上设有滑槽，用以实现所述限位件在滑槽内的滑动；所述滑槽的长度方向与所述让压管的轴线方向平行。
[0016]优选的，所述限位件为螺栓组件。
[0017]应用本专利技术的技术方案，具有以下有益效果：
[0018](1)本专利技术中，通过沿让压管的轴线方向在让压管外壁上设置至少两个凹陷深度不同的凹纹区，通过凹纹减小了让压管凹纹区的横截面积，导致让压管凹纹区(即切削区域)的轴向抗压刚度降低，从而诱导让压管承受围岩压力时在凹纹区产生轴向压缩变形，达到主动让压的效果；而凹纹的切削深度越深，结构整体的抗压刚度就越低，通过在让压管的外壁上设置至少两个凹陷深度不同的凹纹区，可以根据让压支护结构承受的围岩压力变化实现分阶段变阻的效果。
[0019](2)本专利技术中，通过在让压管上设置深凹纹区、中凹纹区和浅凹纹区，先通过深凹纹区的压缩变形换取明显的围岩压力降低，最大程度释放隧道围岩中的高形变能；然后通过中凹纹区限制让压支护结构的压缩变形量，从而通过不断增强的支护阻力逐渐平衡围岩压力，并达到稳定状态；最后由于浅凹纹区具有较高的轴向抗压刚度，通过高强支护使让压管的让压变形在围岩塑性变形阶段完成，从而避免支护后的围岩进入松动破坏阶段。这样的让压支护结构应用于大变形隧道支护结构中，能达到分阶段自适应变阻的效果。
[0020](3)本专利技术中，以让压管长度方向的中心对称设置深凹纹区、中凹纹区和浅凹纹区，当让压管在承受围岩压力时，使让压管沿其轴线两端的压缩变形量尽可能保持一致。
[0021](4)本专利技术中，通过在让压组件两侧设置刚度限定板，可增强自适应变阻让压支护结构的横向刚度，在限制横向位移的同时，不影响让压组件变阻让压过程中的竖向压缩变形(即让压管的轴向压缩变形)，保证布置在隧道初期支护结构中的让压组件具备足够的横向刚度。
[0022](5)本专利技术中，让压支护结构包括让压组件和拱架单元，其中，让压组件包括让压管、连接板一和刚度限定板，制作工艺简单，可通过焊接和螺栓连接的方式进行预制拼装，可在隧道施工中现场简单安装，因此本让压支护结构具有成本可控、制造方便以及安装简单的优点。
[0023]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0024]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，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：
[0025]图1是本申请实施例中一种让压支护结构应用于隧道支护的示意图；
[0026]图2是本申请实施例图1中A部分的放大图；
[0027]图3是本申请实施例图2中让压管的结构示意图；
[0028]图4是本申请实施例图2中连接板一的结构示意图；
[0029]图5是本申请实施例图2中连接板二的结构示意图；
[0030]图6是本申请实施例图2中刚度限定板的结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种让压支护结构，其特征在于，包括多个拱架单元(1)和多个让压组件(2)；相邻的拱架单元(1)通过让压组件(2)连接；所述让压组件(2)包括让压管(2.1)，沿所述让压管(2.1)的轴线方向在让压管(2.1)外壁上设有至少两个凹陷深度不同的凹纹区。2.根据权利要求1所述的一种让压支护结构，其特征在于，所述让压管(2.1)外壁上设有深凹纹区(2.1.1)、中凹纹区(2.1.2)和浅凹纹区(2.1.3)；所述深凹纹区(2.1.1)的凹陷深度为所述让压管(2.1)壁厚的60％～80％，所述中凹纹区(2.1.2)的凹陷深度为所述让压管(2.1)壁厚的40％～60％，所述浅凹纹区(2.1.3)的凹陷深度为所述让压管(2.1)壁厚的20％～40％。3.根据权利要求2所述的一种让压支护结构，其特征在于，以所述让压管(2.1)长度方向的中心对称设置所述深凹纹区(2.1.1)、中凹纹区(2.1.2)和浅凹纹区(2.1.3)，相邻凹纹区之间的距离为6mm～8mm。4.根据权利要求2或3所述的一种让压支护结构，其特征在于，所述深凹纹区(2.1.1)、中凹纹区(2.1.2)和浅凹纹区(2.1.3)均设有若干条环形凹纹；每个凹纹区中的相...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷明锋，朱彬彬，贾朝军，赵晨阳，黄娟，施成华，郑可跃，龚琛杰，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：