一种吸能稳压隧道支护结构及其实施方法技术

本发明专利技术提供了一种吸能稳压隧道支护结构及其实施方法，属于隧道支护技术领域，包括拱架、形变体、隔离结构层、弹性结构层、注浆孔，形变体一端与拱架连接，另一端与隧道围岩接触；形变体用于在发生持续变形时，提供持续恒定的支护反力；隔离结构层与拱架连接；用于在拱架与隧道围岩之间形成独立空间；形变体位于独立空间内；注浆孔与拱架与隧道围岩之间的空间连通；弹性结构层填充于独立空间内。本发明专利技术提供的一种吸能稳压隧道支护结构及其实施方法，可实现在吸收隧道围岩变形能的同时，提供恒定的支护反力。利用弹性结构层吸收隧道围岩的变形能量，可以保证施工安全，充分发挥隧道围岩自身承载能力。对预防隧道坍塌和后续开裂均具有很好的效果。很好的效果。很好的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种吸能稳压隧道支护结构及其实施方法


[0001]本专利技术属于隧道支护
，更具体地说，是涉及一种吸能稳压隧道支护结构及其实施方法。

技术介绍

[0002]隧道在开挖后，岩体应力释放，围岩会发生持续的变形，变形传递至支护体系，进而支护结构承担围岩变形反力。当隧道围岩变形压力较大，超过支护体系承载力时，支护结构就会发生失稳破坏。由于隧道围岩自身具有一定的承载能力，这时候就需要通过调整支护结构施作时机和支护刚度，以便降低支护结构承受的围岩荷载。
[0003]目前，实现上述充分发挥围岩自承载能力的措施主要有以下几种：
[0004](1)采用吸能让压锚杆或锚索对围岩进行支护。该方法支护效果较好，但现场需要进行大量转孔作业，安装不便，影响施工、造价高。
[0005](2)采用可变性的钢拱架接头，该方案可以使得初期支护钢拱架随围岩一起变形，但由于钢拱架在施作后会喷射混凝土，而混凝土不具有可变形能力，因此效果受到制约。即使配合高压缩性混凝土一起使用，也会导致环向刚度降低，安全难以得到保障。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种吸能稳压隧道支护结构及其实施方法，旨在解决现有技术中存在的上述技术问题施工不便，施工效果存在制约，有安全隐患的技术问题。
[0007][0008]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种吸能稳压隧道支护结构，包括：
[0009]拱架；
[0010]形变体，一端与所述拱架连接，另一端与隧道围岩接触；所述形变体用于在发生持续变形时，提供恒定的支护反力；
[0011]隔离结构层，与所述拱架连接；用于在所述拱架与所述隧道围岩之间形成独立空间；且所述形变体位于所述独立空间内；
[0012]弹性结构层，填充于所述独立空间内；
[0013]注浆孔，与所述拱架与隧道围岩之间的空间连通。
[0014]优选地，所述形变体包括：
[0015]第一椭圆环，为弹性结构体，所述第一椭圆环的长轴沿隧道径向布设；所述第一椭圆环一端与所述隧道围岩连接，另一端与所述拱架连接；
[0016]第二椭圆环，为弹性结构体，所述第二椭圆环与所述第一椭圆环连接，所述第二椭圆环的长轴沿隧道环向布设；所述第二椭圆环的长轴与所述第一椭圆环的短轴相重合。
[0017]优选地，所述形变体还包括：
[0018]承压体，与所述第一椭圆环的一端连接，用于与所述隧道围岩接触；
[0019]固定底座，与所述第一椭圆环背离所述承压体的一端连接，所述固定底座用于与所述拱架连接。
[0020]优选地，所述固定底座为U形板体，所述U形板体通过连接结构与所述拱架可拆卸连接。
[0021]优选地，所述第二椭圆环与所述第一椭圆环连接位置所处的平面与所述第二椭圆环的长轴所处的平面相重合。
[0022]优选地，所述弹性结构层为弹性注浆结构。
[0023]优选地，所述隔离结构层为钢筋网结构。
[0024]本专利技术还提供一种吸能稳压隧道支护结构的实施方法，包括以下步骤：
[0025]步骤1、在拱架上对称安装若干数量的形变体；
[0026]步骤2、安装完成后，在所述拱架的上缘布设隔离结构层；所述隔离结构层用于阻止喷射混凝土进入隧道围岩与所述拱架之间的独立空间；
[0027]步骤3、在布设隔离结构层的同时，在隧道顶部和两侧分别预留若干注浆孔；
[0028]步骤4、向所述隔离结构层和所述拱架喷射混凝土，待喷射混凝土初凝后，使用弹性注浆材料，从注浆孔进行注浆
[0029]优选地，在步骤1中，所述形变体在所述拱架安装就位前或安装就位后安装；安装于隧道顶部的所述形变体的刚度大小大于安装于隧道两侧的所述形变体的刚度大小。
[0030]优选地，所述形变体在产生形变过程中保持刚度不变。
[0031]本专利技术提供的一种吸能稳压隧道支护结构及其实施方法的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术一种吸能稳压隧道支护结构及其实施方法，可实现在吸收隧道围岩变形能的同时，提供可靠恒定的支护反力。利用最内层的弹性结构层吸收隧道围岩的变形能量，可以有效保证施工安全，充分发挥隧道围岩自身承载能力。对预防隧道坍塌和后续开裂均具有很好的效果。该方案还具有实施方便，对现场施工干扰小，成本可控的特点。隔离结构层的设置，用于为弹性结构层的填充预留独立空间，以及避免喷射混凝土影响形变体的作用。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本专利技术实施例提供的一种吸能稳压隧道支护结构的结构示意图；
[0034]图2为本专利技术实施例提供的一种吸能稳压隧道支护结构中拱架与形变体之间连接关系的示意图；
[0035]图3为本专利技术实施例提供的一种吸能稳压隧道支护结构中拱架、形变体、隔离结构层三者之间连接关系的示意图；
[0036]图4为本专利技术实施例提供的一种吸能稳压隧道支护结构的平面结构示意图。
[0037]图中：1、拱架；2、形变体；21、第一椭圆环；22、第二椭圆环；23、承压体；24、固定底座；3、隔离结构层；4、弹性结构层；5、注浆孔；6、隧道围岩。
具体实施方式
[0038]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0039]请一并参阅图1至图4，现对本专利技术提供的一种吸能稳压隧道支护结构进行说明。所述一种吸能稳压隧道支护结构，包括：拱架1、形变体2、隔离结构层3、弹性结构层4以及注浆孔5，形变体2一端与拱架1连接，另一端与隧道围岩6接触；形变体2用于在发生持续变形时，提供持续恒定的支护反力；隔离结构层3与拱架1连接；用于在拱架1与隧道围岩6之间形成独立空间；且形变体2位于独立空间内；注浆孔5与拱架1与隧道围岩6之间的空间连通；弹性结构层4填充于独立空间内。
[0040]本专利技术提供的一种吸能稳压隧道支护结构，与现有技术相比，可实现在吸收隧道围岩6变形能的同时，提供可靠恒定的支护反力。利用最内层的弹性结构层4吸收隧道围岩6的变形能量，可以有效保证施工安全，充分发挥隧道围岩6自身承载能力。对预防隧道坍塌和后续开裂均具有很好的效果。该方案还具有实施方便，对现场施工干扰小，成本可控的特点。隔离结构层3的设置，用于为弹性结构层4的填充预留独立空间，以及避免喷射混凝土影响形变体2的作用。
[0041]在一些实施例中，请一并参阅图1至图4，形变体2包括第一椭圆环21以及第二椭圆环22，第一椭圆环21为弹性结构体，第一椭圆环21的长轴沿隧道径向布设；第一椭圆环21一端与隧道围岩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸能稳压隧道支护结构，其特征在于，包括：拱架(1)；形变体(2)，一端与所述拱架(1)连接，另一端与隧道围岩(6)接触；所述形变体(2)用于在发生持续变形时，提供恒定的支护反力；隔离结构层(3)，与所述拱架(1)连接；用于在所述拱架(1)与所述隧道围岩(6)之间形成独立空间；且所述形变体(2)位于所述独立空间内；弹性结构层(4)，填充于所述独立空间内；注浆孔(5)，与所述拱架(1)与隧道围岩(6)之间的空间连通。2.如权利要求1所述的一种吸能稳压隧道支护结构，其特征在于，所述形变体(2)包括：第一椭圆环(21)，为弹性结构体，所述第一椭圆环(21)的长轴沿隧道径向布设；所述第一椭圆环(21)一端与所述隧道围岩(6)连接，另一端与所述拱架(1)连接；第二椭圆环(22)，为弹性结构体，所述第二椭圆环(22)与所述第一椭圆环(21)连接，所述第二椭圆环(22)的长轴沿隧道环向布设；所述第二椭圆环(22)的长轴与所述第一椭圆环(21)的短轴相重合。3.如权利要求2所述的一种吸能稳压隧道支护结构，其特征在于，所述形变体(2)还包括：承压体(23)，与所述第一椭圆环(21)的一端连接，用于与所述隧道围岩(6)接触；固定底座(24)，与所述第一椭圆环(21)背离所述承压体(23)的一端连接，所述固定底座(24)用于与所述拱架(1)连接。4.如权利要求3所述的一种吸能稳压隧道支护结构，其特征在于：所述固定底座(24)为U形板体，所述U形板体通过连接结构与所述拱架(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立平，朱汉华，吴志军，
申请(专利权)人：宁波工程学院，
类型：发明
国别省市：