深部洞室岩体应力调控方法技术

本发明专利技术提供了一种深部洞室岩体应力调控方法，该方法包括：沿洞室径向将周围岩体由近及远依次划分为岩石破碎区和深部未破坏围岩区；对所述洞室周围岩体进行钻孔使各钻孔穿过岩石破碎区到达深部未破坏围岩区，以实现应力转移；采用锚杆与预应力锚索的联合支护方式对岩石破碎区进行支护以形成组合拱。本发明专利技术通过应力转移技术，并采用锚杆与预应力锚索的联合支护方式进行支护，采用合理的锚杆群与注浆工艺相结合，实现了岩体开挖中卸荷能量聚集的有效传递与释放，从根本上实现了岩爆预报防控和洞室长期稳定。洞室长期稳定。洞室长期稳定。

【技术实现步骤摘要】
深部洞室岩体应力调控方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工
，尤其涉及一种深部洞室岩体应力调控方法。

技术介绍

[0002]隧道是围岩与支护结构的综合体。隧道开挖破坏了地层的初始应力平衡，产生围岩应力释放和洞室变形，过量变形将导致围岩松动甚至坍塌。在开挖后的洞室周边，施作钢、混凝土等支撑物，向洞室周边提供抗力，控制围岩变形，这种开挖后隧道内的支撑体系，称为隧道的支护。
[0003]目前，针对深部围岩大变形支护多采用提高围岩强度(注浆加固、锚注等)和强力支护技术(砌喧、架棚、锚网等)进行控制。但是研究发现，提高支护阻力对围岩应力场和塑性区分布影响有限，进入深部高应力环境后上述方法难以奏效，洞室需要多次返修。因此，针对大型洞库岩体分区破坏的特点，如何实现岩体开挖中卸荷能量聚集的有效传递与释放对解决岩爆预报防控和洞室长期稳定具有重要意义。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的深部洞室岩体应力调控方法。
[0005]本专利技术的一个方面，提供了一种深部洞室岩体应力调控方法，所述方法包括：
[0006]沿洞室径向将周围岩体由近及远依次划分为岩石破碎区和深部未破坏围岩区；
[0007]对所述洞室周围岩体进行钻孔使各钻孔穿过岩石破碎区到达深部未破坏围岩区，以实现应力转移；
[0008]采用锚杆与预应力锚索的联合支护方式对岩石破碎区进行支护以形成组合拱。
[0009]进一步地，所述采用锚杆与预应力锚索的联合支护方式对岩石破碎区进行支护以形成组合拱包括：
[0010]采用锚杆与注浆方法，对岩石破碎区加固，形成一均匀承压拱；
[0011]采用锚索穿越岩石破碎区将承压拱锚定在深部未破坏围岩区，以减小承压拱的变形，增加拱的支撑能力。
[0012]进一步地，所述方法还包括：
[0013]在洞室开巷后立即喷30mm混凝土，然后在初喷面上打锚杆孔，挂钢筋网；
[0014]在安设锚杆与锚索后再喷50mm混凝土，待预设时长后再复喷混凝土，以加固围岩以充分发挥围岩的自承作用并保护锚杆形成的组合拱。
[0015]进一步地，所述方法还包括：
[0016]预先计算组合拱厚度，根据所述组合拱厚度采用锚杆与预应力锚索的联合支护方式对岩石破碎区进行支护以形成组合拱；
[0017]组合拱厚度计算模型如下：
[0018][0019]式中：b为组合拱厚度，l为锚杆的有效长度，a为锚杆的间排距，α为锚杆对破裂岩体压应力的作用角；
[0020]其中，锚索的长度L为：L≥3R0，R0为洞室半径。
[0021]进一步地，所述锚杆对破裂岩体压应力的作用角为45
°
。
[0022]进一步地，所述对所述洞室周围岩体进行钻孔使各钻孔穿过岩石破碎区到达深部未破坏围岩区，以实现应力转移，包括：
[0023]在洞室顶部和底部通过掘巷与松动爆破相结合的方法，使围岩应力向深部转移；和/或
[0024]在洞室工作面前方钻孔，以使工作面前方高应力转移到前方深处；和/或
[0025]对洞室两帮的底脚位置钻孔到高应力部位松动爆破卸压以控制底臌，或在底部洞室采用钻孔松动爆破实现上部洞室卸压。
[0026]本专利技术实施例提供的深部洞室岩体应力调控方法，通过应力转移技术，并采用锚杆与预应力锚索的联合支护方式对岩石破碎区进行支护以形成组合拱，实现了岩体开挖中卸荷能量聚集的有效传递与释放，从根本上实现了岩爆预报防控和洞室长期稳定。
[0027]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，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0028]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0029]图1为本专利技术实施例提供的一种深部洞室岩体应力调控方法的流程示意图；
[0030]图2为本专利技术实施例提出的顶部掘巷的卸压护巷方法应力分析示意图；
[0031]图3为本专利技术实施例提出的底部掘巷的卸压护巷方法应力分析示意图；
[0032]图4为本专利技术实施例提出的工作面超前钻孔应力转移方法示意图；
[0033]图5为本专利技术实施例提出的采用主动有控卸压方式释放变形能前后对比示意图；
[0034]图6为本专利技术实施例提出的吸能开挖实现原理示意图；
[0035]图7为本专利技术实施例提出的锚杆组合拱示意图；
[0036]图8为本专利技术实施例提出的具有分区破坏性质围岩的支护方式示意图；
[0037]图9为本专利技术实施例提出的坑道断面及支护示意图。
具体实施方式
[0038]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0039]本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0040]图1示意性示出了本专利技术一个实施例的深部洞室岩体应力调控方法的流程图。参照图1，本专利技术实施例提出的深部洞室岩体应力调控方法具体包括步骤S11～S13，如下所示：
[0041]S11、沿洞室径向将周围岩体由近及远依次划分为岩石破碎区和深部未破坏围岩区；
[0042]S12、对所述洞室周围岩体进行钻孔使各钻孔穿过岩石破碎区到达深部未破坏围岩区，以实现应力转移；
[0043]S13、采用锚杆与预应力锚索的联合支护方式对岩石破碎区进行支护以形成组合拱。
[0044]本专利技术实施例通过对所述洞室周围岩体进行钻孔使各钻孔穿过岩石破碎区到达深部未破坏围岩区，以实现应力转移，并采用锚杆与预应力锚索的联合支护方式进行支护对岩石破碎区进行支护以形成组合拱，实现了岩体开挖中卸荷能量聚集的有效传递与释放，从根本上实现了岩爆预报防控和洞室长期稳定。
[0045]本专利技术实施例中，所述的对所述洞室周围岩体进行钻孔使各钻孔穿过岩石破碎区到达深部未破坏围岩区，以实现应力转移，具体包括以下实现方式：
[0046]在洞室顶部和底部通过掘巷与松动爆破相结合的方法，使围岩应力向深部转移；和/或
[0047]在洞室工作面前方钻孔，以使工作面前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深部洞室岩体应力调控方法，其特征在于，所述方法包括：沿洞室径向将周围岩体由近及远依次划分为岩石破碎区和深部未破坏围岩区；对所述洞室周围岩体进行钻孔使各钻孔穿过岩石破碎区到达深部未破坏围岩区，以实现应力转移；采用锚杆与预应力锚索的联合支护方式对岩石破碎区进行支护以形成组合拱。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用锚杆与预应力锚索的联合支护方式对岩石破碎区进行支护以形成组合拱包括：采用锚杆与注浆方法，对岩石破碎区加固，形成一均匀承压拱；采用锚索穿越岩石破碎区将承压拱锚定在深部未破坏围岩区，以减小承压拱的变形，增加拱的支撑能力。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在洞室开巷后立即喷30mm混凝土，然后在初喷面上打锚杆孔，挂钢筋网；在安设锚杆与锚索后再喷50mm混凝土，待预设时长后再复喷混凝土，以加固围岩以充分发挥围岩的自承作用并保护锚杆形成的组合拱。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴红晓，郑际镜，杨毅，郭伟，曹杰，史志杰，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程设计研究院，
类型：发明
国别省市：