一种隧道硬岩超前预处理方法技术

本发明专利技术公开了一种隧道硬岩超前预处理方法，通过隧道掘进机进尺速度与岩层类型预估超前处理时间T、超前处理距离L；在距硬岩L处左线右线之间设置导硐通道，在导硐之间布置钻孔，使用定向钻机从导硐开始向岩层中打孔，到达硬岩岩层后按设计孔位钻进。钻孔贯穿硬岩区域后，使用射流造缝装置对岩石进行割缝；割缝完成后采用水力压裂装置对岩石进行压裂，通过钻孔布置、调整水压参数控制裂缝扩展深度D，使钻孔之间裂缝相互贯通，对减小隧道掘进机能耗，提高隧道掘进效率，缩短隧道掘进工期等方面有明显优势。明显优势。明显优势。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道硬岩超前预处理方法


[0001]本专利技术属于隧道掘进
，尤其涉及一种隧道硬岩超前预处理方法。

技术介绍

[0002]随着我国城市地下交通建设的快速发展，隧道施工越来越普遍，TBM隧道施工法已广泛运用在城市地下隧道开挖领域。其中TBM破岩效率是制约其施工经济性的关键因素。隧道破岩效率决定于TBM掘进参数和所开挖岩体性质，同等掘进参数条件下，掘进效率决定于开挖岩体性质，硬岩岩体的掘进严重影响刀具磨损和机械推进速度。因此对开挖岩体进行预处理是提高隧道掘进效率的关键。常用硬岩处理方法包括炸药爆破法，液压岩石劈裂法。其中炸药爆破法对掘进效率有明显提高，但同时产生较大的震动、噪声和大量有毒有害气体因而不适用于城市地下施工。采用液压岩石劈裂法可避免预裂爆破产生的污染噪声等缺点，但由于其产量低(无法实现多排爆破)、深度低(每次只能破裂1
‑
2米距离)，且只有在进行预裂爆破之后才能进行TBM施工工序，限制了整体隧道施工进度。
[0003]为此提出一种硬岩超前预处理方法，如专利号CN201810890500.5公开的“矿岩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道硬岩超前预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.在隧道施工前对需要穿越岩层进行地质勘测，通过超前地质测试分析确定各岩层厚度h
i
、岩层类型C
i
，并根据隧道掘进速度和原岩应力大小确定超前距离L和超前预处理时间T；S2.采用平行施工法，隧道掘进与硬岩预处理同步进行，其中钻孔从导硐开始钻向预处理岩层，使用定向钻机控制钻进方向，根据设计孔位进行钻进，钻头部位均匀布置三个水射流出口、三个磨料水射流出口，同种喷嘴出口之间夹角为120
°
，钻进时对非硬岩采用低压水射流辅助排渣，钻进到硬岩区时增大水压；S3.对伸入预处理岩体内的钻孔进行割缝，采用磨料水射流的方式进行，裂缝位置结合隧道横向尺寸和射流影响范围考虑，为保证岩石预裂效果最佳，每隔2.4m设置一条水力割缝，割缝深度为0.5m；S4.割缝完成后对预处理岩体进行水力压裂，水力压裂产生的裂缝按照割缝的方向沿着隧道掘进方向和重力方向延伸至钻孔之间裂缝贯通，结合钻孔布置方式，水力压裂裂缝拓展深度为5m，根据预处理岩层厚度和布孔间距确定具体预裂裂缝长度，其中岩石起裂压力计算公式为：P
F
=3δ
h
‑
δ
H
‑
P
S
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，魏建平，黄飞，李树清，刘笑天，朱英，曹宸旭，张宏图，蔡玉波，李志平，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：