一种高应力软岩隧道底板控制方法技术

本发明专利技术提供一种高应力软岩隧道底板控制方法，包括以下步骤：步骤1，建立隧道数值模型，得到隧道的底板围岩变形分布规律；步骤2，根据底板围岩变形分布规律，定量划分底板零点位移曲线、拉应变范围和底板塑性区范围；根据上述数据，确定底板爆破卸压支护阶段中的爆破参数、锚固参数与施工参数；步骤3，监测底板围岩的破坏程度和围岩应力分布，得到底板形变数据；步骤4，根据底板形变数据，确定二次锚注支护阶段的锚注参数与注浆时机；步骤5，监测底板的位移程度，得到底板形变的时变数据；步骤6，根据底板形变的时变数据，确定三次拱架封闭支护阶段支护参数。该控制方法具有更好的底板主动支护效果。动支护效果。动支护效果。

【技术实现步骤摘要】
一种高应力软岩隧道底板控制方法


[0001]本专利技术属于隧道工程支护
，具体涉及一种高应力软岩隧道底板控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着国民经济快速发展，交通需求量剧增，以高速公路、高速铁路为代表的交通基础建设大量涌现，隧道在相应工程中的比重日益突出。隧道施工会遇到高应力、极软岩、断层破碎带、空洞以及暗河等不良地质条件，对隧道的稳定性危害极大，冒顶、支护构件失效、底鼓等现象极易发生。特别是隧道穿越高应力软岩情况下底鼓问题尤为突出，一方面高应力条件下隧道底鼓量较大，另一方面软岩的流变性导致隧道底鼓持续发生，严重危害隧道的安全运营。
[0003]目前针对隧道底鼓的治理主要以料石反底拱配合拱架支护为主，但是料石反底拱施工工艺复杂且费时费力，属于被动性的抵御外力，不能调动围岩自身的承载能力，尤其当反底拱失效后翻修十分复杂，进一步加大了隧道施工难度，因此急需一种简单高效的隧道底板控制方法。
[0004]现行的高应力软岩隧道底板控制方法主要具有以下缺点：
[0005]1、料石反底拱施工工艺复杂，若底板超限后翻修极为困难，耗费人力物力较大；2、料石反底拱对于高应力软岩隧道应力分布影响较弱，无法有效改善隧道应力环境；3、料石反底拱属于被动支护，对围岩提供径向作用力有限，无法维持高应力软岩隧道底板的长期稳定性。
[0006]因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种高应力软岩隧道底板控制方法，以至少解决目前使用料石反底拱被动支护，工艺复杂且支护效果有限等问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种高应力软岩隧道底板控制方法，包括以下步骤：
[0010]步骤1，建立隧道数值模型，得到隧道的底板围岩变形分布规律；
[0011]步骤2，根据底板围岩变形分布规律，定量划分底板零点位移曲线、拉应变范围和底板塑性区范围；
[0012]根据底板零点位移曲线、拉应变范围和底板塑性区范围，确定底板爆破卸压支护阶段中的爆破参数、锚固参数与施工参数；
[0013]步骤3，监测底板围岩的破坏程度和围岩应力分布，得到底板形变数据；
[0014]步骤4，根据底板形变数据，确定二次锚注支护阶段的锚注参数与注浆时机；
[0015]步骤5，监测底板的位移程度，得到底板形变的时变数据；
[0016]步骤6，根据底板形变的时变数据，确定三次拱架封闭支护阶段的支护参数。
[0017]如上所述的隧道底板控制方法，优选地，在所述步骤1中，在隧道数值模型的基础上，通过分析围岩应力参数、岩层分布参数、隧道几何参数，以及岩体力学参数、岩体流变参数、隧道支护参数，得到底板围岩变形分布规律；
[0018]优选地，隧道为三心圆结构，建立三心圆结构的隧道数值模型，将围岩应力参数、岩层分布参数、隧道几何参数，以及岩体力学参数、岩体流变参数、隧道支护参数代入到隧道数值模型中，从而得到底板零点位移方向素描图与拉应变分布素描图；
[0019]根据底板零点位移方向素描图与拉应变分布素描图得到最深零点位移深度、最大拉应变深度与底板塑性区最大深度的数值。
[0020]如上所述的隧道底板控制方法，优选地，在底板爆破卸压支护阶段中，在底板上钻设爆破支护一体孔；
[0021]所述爆破支护一体孔包括爆破段、缓冲段与支护段；所述爆破段位于所述爆破支护一体孔的孔底，所述缓冲段位于所述爆破段与所述支护段之间。
[0022]如上所述的隧道底板控制方法，优选地，所述爆破参数包括爆破支护一体孔的深度、缓冲段长度与爆破段的长度；所述锚固参数包括锚杆(索)的杆体长度；
[0023]根据底板零点位移曲线、拉应变范围和底板塑性区范围，确定爆破参数中的爆破支护一体孔深度、缓冲段长度、爆破段长度；
[0024]确定锚固参数中的锚杆(索)长度。
[0025]如上所述的隧道底板控制方法，优选地，爆破段的长度为最大拉应变深度减去最深零点位移深度；
[0026]缓冲段为爆破段长度一半，所述缓冲段中主要选用黏土或泡沫混凝土等柔性充填材料；
[0027]支护段长度为最深零点位移深度；
[0028]锚杆(索)的长度为底板塑性区最大深度。
[0029]如上所述的隧道底板控制方法，优选地，若底板围岩变形超过零点位移值，底板爆破卸压支护阶段中的锚固构件采用注浆锚杆(索)；
[0030]若底板围岩变形没有超过零点位移值，底板爆破卸压支护阶段中的锚固构件采用锚杆(索)；
[0031]二次锚注支护阶段的锚注支护构件采用注浆锚杆(索)。
[0032]如上所述的隧道底板控制方法，优选地，在所述步骤3中，底板形变数据为底板爆破卸压支护阶段实施后底板的底鼓量、围岩受应力大小的数据；
[0033]采用岩层探测仪探测底板破坏深度，围岩应力主要为底板应力峰值大小，以得到底板变形随时间变化曲线。
[0034]如上所述的隧道底板控制方法，优选地，根据底板变形随时间变化曲线，确定二次锚注支护阶段的锚注参数与注浆时机。
[0035]如上所述的隧道底板控制方法，优选地，在二次锚注支护阶段施工后，继续监测底板形变，得到底板变形随时间变化曲线；
[0036]根据底板变形随时间变化曲线，确定三次拱架封闭支护阶段的拱架选型与支护时机；
[0037]优选地，选取底板变形随时间变化曲线拐点，或者是在二次锚注支护阶段施工之
后十天进行三次拱架封闭支护阶段施工。
[0038]如上所述的隧道底板控制方法，优选地，三次拱架封闭支护阶段中拱架分为6节，分别为拱顶、左右拱肩、左右拱腰、拱底；
[0039]在相邻拱架的拱底之间连接纵向连接杆，纵向连接杆设置在三处位置，在拱底部位的左起拱点、右起拱点与拱底中间(即底板正下方)三处位置；以将拱架的拱底连接为一体。
[0040]有益效果：本专利技术属于主、被动支护组合控制方法，克服了现行以料石反底拱配合拱架为主的被动支护形式，简化了施工工艺，提高了施工效率。本专利技术填补了高应力软岩隧道卸压以及分次支护理念的空白，补充了围岩控制技术体系。本专利技术侧重于高应力卸压转移和岩体加固抵御流变方面的控制，使得围岩支护设计方法更加科学。
附图说明
[0041]图1为本专利技术实施例中隧道底板控制方法的流程图；
[0042]图2为本专利技术实施例中底板变形分布规律示意图；
[0043]图3为本专利技术实施例中底板支护示意图；
[0044]图4为本专利技术实施例中爆破卸压一体孔示意图；
[0045]图5为本专利技术实施例中底板位移随时间变化示意图。
[0046]图中：1、爆破卸压一体孔；1
‑
1、爆破段；1
‑
2、缓冲段；1
‑
3、支护段；2、锚杆(索)。
具体实施方式
[0047]下面将对本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高应力软岩隧道底板控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立隧道数值模型，得到隧道的底板围岩变形分布规律；步骤2，根据底板围岩变形分布规律，定量划分底板零点位移曲线、拉应变范围和底板塑性区范围；根据底板零点位移曲线、拉应变范围和底板塑性区范围，确定底板爆破卸压支护阶段中的爆破参数、锚固参数与施工参数；步骤3，监测底板围岩的破坏程度和围岩应力分布，得到底板形变数据；步骤4，根据底板形变数据，确定二次锚注支护阶段的锚注参数与注浆时机；步骤5，监测底板的位移程度，得到底板形变的时变数据；步骤6，根据底板形变的时变数据，确定三次拱架封闭支护阶段的支护参数。2.根据权利要求1所述的隧道底板控制方法，其特征在于，在所述步骤1中，在隧道数值模型的基础上，通过分析围岩应力参数、岩层分布参数、隧道几何参数，以及岩体力学参数、岩体流变参数、隧道支护参数，得到底板围岩变形分布规律；优选地，隧道为三心圆结构，建立三心圆结构的隧道数值模型，将围岩应力参数、岩层分布参数、隧道几何参数，以及岩体力学参数、岩体流变参数、隧道支护参数代入到隧道数值模型中，从而得到底板零点位移方向素描图与拉应变分布素描图；根据底板零点位移方向素描图与拉应变分布素描图得到最深零点位移深度、最大拉应变深度与底板塑性区最大深度的数值。3.根据权利要求2所述的隧道底板控制方法，其特征在于，在底板爆破卸压支护阶段中，在底板上钻设爆破支护一体孔；所述爆破支护一体孔包括爆破段、缓冲段与支护段；所述爆破段位于所述爆破支护一体孔的孔底，所述缓冲段位于所述爆破段与所述支护段之间。4.根据权利要求3所述的隧道底板控制方法，其特征在于，所述爆破参数包括爆破支护一体孔的深度、缓冲段长度与爆破段的长度；所述锚固参数包括锚杆(索)的杆体长度；根据底板零点位移曲线、拉应变范围和底板塑性区范围，确定爆破参数中的爆破...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘锐，吴军国，曹广勇，胥克明，刘保川，高飞，杨仲杰，余秀平，李鑫辉，孔平安，徐志星，鞠聪，李勇海，黄河，
申请(专利权)人：中铁四局集团第二工程有限公司，
类型：发明
国别省市：