【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于软岩隧道支护结构，具体涉及一种用于高地应力软岩大变形隧道的初期支护结构。
技术介绍
1、隧道是连接地理上两个地区的重要交通工程，然而，由于地质条件的复杂性和多变性，隧道的施工过程也面临着许多问题。其中一个挑战是位于高地应力软岩区域的大变形隧道的施工，高地应力软岩区域的隧道工程面临着较高的岩压和地质风险。施工大变形隧道有着诸多的问题，其中最主要的是与软岩的高地应力做斗争，由于高地应力软岩隧道具有变形量大、变形持续时间长、空间分布不均匀的特点，施工及后期调整难度均非常大，严重威胁隧道施工及运营期间的安全。
2、被动支护是最早应用于软岩稳定控制的技术之一，以型钢支架、衬砌等为典型代表，其作用原理是：当岩体开挖后，围岩卸荷产生形变位移作用于被动支护结构上而迫使其产生抗力限制浅表围岩形变，并将阻力逐渐传递至深层。因而，围岩发生一定的形变位移之后被动支护结构才会发挥作用。然而，在高应力软岩隧道和巷道中，常规被动支护的支撑力因不能有效吸能难以完全限制围岩的位移，抗力不足以限制大变形时，支护结构会发生垮塌失稳破坏。因此，由于被动支护结构的可缩量较小，不能起到主动限制围岩破裂损伤区扩展的作用，而且当围岩变形超过一定范围时，被动支护结构的承载力明显降低。同时，支护结构与围岩之间、多层支护结构间除了有径向的应力的传递之外，也存在环向应力分量(即周向应力分量)，现有支护结构忽略了高地应力条件下环向应力对于结构承载力的影响。
3、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
1、本专利技术的目的在于提供一种用于高地应力软岩大变形隧道的初期支护结构，以解决现有的隧道支护结构因不能有效吸收及缓冲软岩变形能量(径向及轴向)，而导致支护效果不理想的技术问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术的用于高地应力软岩大变形隧道的初期支护结构提供如下技术方案：
3、一种用于高地应力软岩大变形隧道的初期支护结构，包括由外向内依次设置的初喷找平层、基础支撑层、双向让压层及补强支撑层，所述双向让压层内包括多个沿周向间隔设置的缓冲单元，所述缓冲单元具有径向缓冲部与周向缓冲部，径向缓冲部与周向缓冲部分别用于缓冲软岩的径向变形应力与周向变形应力。
4、作为进一步优化的技术方案，所述径向缓冲部包括至少一个第一弹性缓冲件，所述第一弹性缓冲件一端与周向缓冲部固定连接，另一端与基础支撑层和/或补强支撑层固定连接。
5、作为进一步优化的技术方案，所述第一弹性缓冲件为螺旋弹簧；
6、所述螺旋弹簧外侧设置有伸缩导向筒，所述伸缩导向筒的一端与所述周向缓冲部件固定连接，另一端与基础支撑层和/或补强支撑层固定连接，用于导向并防护螺旋弹簧的周向变形。
7、作为进一步优化的技术方案，所述周向缓冲部包括两个相对滑动的楔形块，两个所述楔形块的倾斜面相互滑动配合且滑动过程中楔形块的移动方向垂直隧道的径向布置；
8、两个所述楔形块相对的侧面上分别开设有容纳槽，两个所述容纳槽相对形成容纳腔，所述容纳腔内设置有至少一个第二弹性缓冲件。
9、作为进一步优化的技术方案，两个所容纳槽的长度延伸方向平行所述楔形块的倾斜面，且两个所述容纳槽的尺寸相同。
10、作为进一步优化的技术方案，两个所述容纳槽相对的一端分别固定设置有挡板，所述挡板延伸进入相对的容纳槽中，所述第二弹性缓冲件设置两个所述挡板之间。
11、作为进一步优化的技术方案，所述基础支撑层包括第一弧形槽钢，所述第一弧形槽钢的开口朝向双向让压层。
12、作为进一步优化的技术方案，所述补强支撑层包括第二弧形槽钢，所述第二弧形槽钢的开口朝向双向让压层；所述第一弧形槽钢与所述第二弧形槽钢在双向让压层被压缩后可以相互套设。
13、作为进一步优化的技术方案，所述第二弧形槽钢内设置有注浆腔，所述缓冲单元与所述注浆腔顶部固定连接。
14、作为进一步优化的技术方案，所述第二弧形槽钢的宽度尺寸大于所述第一弧形槽钢，所述注浆腔与所述第二弧形槽钢的侧壁之间设置有供第一弧形槽钢伸入的缝隙；
15、所述第一弧形槽钢侧壁上设置有第一固定结构，所述第二弧形槽钢上设置有第二固定结构，所述第一固定结构与第二固定结构相互配合，以将第一弧形槽钢与所述第二弧形槽钢固定连接。
16、有益效果：本专利技术通过设置初喷找平层、基础支撑层、双向让压层及补强支撑层来应对高地应力软岩区域隧道的初期大量变形，将初期的大量变形能量进行缓冲吸收后从而保证以后的长期稳定，主要通过双向让压层的内的缓冲单元用于缓冲软岩的径向变形应力与周向变形应力，本专利技术符合软岩大变形“先柔后刚、先让后抗”的支护结构设计理念，通过径向和周向的应力释放降低支护结构自身应力水平，达到理想的支护效果，对于保障软岩大变形隧道的稳定性具有重要意义。
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1.一种用于高地应力软岩大变形隧道的初期支护结构，其特征在于，包括由外向内依次设置的初喷找平层(1)、基础支撑层(2)、双向让压层(3)及补强支撑层(4)，所述双向让压层(3)内包括多个沿周向间隔设置的缓冲单元(301)，所述缓冲单元(301)具有径向缓冲部与周向缓冲部，径向缓冲部与周向缓冲部分别用于缓冲软岩的径向变形应力与周向变形应力。
2.根据权利要求1所述的用于高地应力软岩大变形隧道的初期支护结构，其特征在于，所述径向缓冲部包括至少一个第一弹性缓冲件(3011)，所述第一弹性缓冲件(3011)一端与周向缓冲部固定连接，另一端与基础支撑层(2)和/或补强支撑层(4)固定连接。
3.根据权利要求2所述的用于高地应力软岩大变形隧道的初期支护结构，其特征在于，所述第一弹性缓冲件(3011)为螺旋弹簧；
4.根据权利要求1所述的用于高地应力软岩大变形隧道的初期支护结构，其特征在于，所述周向缓冲部包括两个相对滑动的楔形块(3013)，两个所述楔形块(3013)的倾斜面相互滑动配合且滑动过程中楔形块(3013)的移动方向垂直隧道的径向布置；
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