[實用新型]高地應力區地下廠房圍巖變形破裂演化測試結構

有效

• 申請號: 201220644337.2
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN203037286U
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 丁秀麗;黃書嶺;鄔愛清;段海波
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰;李滿

技術領域

本實用新型涉及圍巖變形破裂測試技術領域，具體涉及一種高地應力區地下廠房圍巖變形破裂演化測試結構。?

技術背景

巖石變形破壞在地下工程開挖過程中，尤其是在高應力區或應力集中區，由于圍巖應力釋放，巖石呈現出多種多樣的變形破裂方式。隨著人類社會的發展，已有越來越多的工程建設在深部地下開展，應力水平也有很大程度的提高，如水利水電工程的引水隧洞和地下廠房、交通工程中的深埋隧洞、礦山工程中的深部開采、能源貯備和核廢料深部處置中的洞室等。這些高地應力區地下工程面臨著一個共同的問題是需要對高應力區巖體進行開挖，由于受到高地應力的作用，巖體開挖過程中的變形破壞比淺部工程要劇烈復雜得多，如果施工速度過快或支護不恰當或其他別的因素，輕則造成圍巖變形過大，影響結構的正常使用，重則誘發巖爆塌方等地質性災害，毀壞施工設備，影響地下工程施工的順利開展。?

國內外針對高應力區巖石變形破壞的研究，從發生機理、數值分析等方面開展了大量的工作，并取得了一些重要進展。在高應力區巖石支護方法上，現場設計與工程技術人員根據工程地質條件探討了一些新型的支護方法。然而，針對地下工程的高地應力區巖石變形破壞，最為關鍵的問題是深入認識巖石變形破壞演化機理，獲得巖石災變發生前后開挖損傷區內巖體彈性波、裂隙、應力、變形隨施工進度、隨運行時間的變化規律，從而為各個階段巖石工程措施設計優化提供可靠的理論支撐。?

現有的測試方法僅有變形監測，對高應力區地下廠房洞室而言，?現有方法無法描述破裂演化過程，無法定量的刻畫時效破裂演化的特征和規律。?

實用新型內容

本實用新型的目的是針對上述技術問題，提供一種高地應力區地下廠房圍巖變形破裂演化測試結構，該結構能直接且連續的獲取巖體在施工期和運行期也即在開挖前、開挖過程中以及開挖后巖體破損區彈性波、裂隙、三維應力和變形等時空演化的基礎數據，從而為地下廠房洞室圍巖支護設計和施工方案優化以及圍巖長期災變預報預警決策提供科學依據。?

為實現此目的，本實用新型所設計的高地應力區地下廠房圍巖變形破裂演化測試結構，其特征在于：它包括廊道、主廠房和主變室，所述廊道向主廠房和主變室方向分別開設攝像與聲波測試孔、分布式光纖位移測試孔和三維應力測試孔，所述攝像與聲波測試孔內灌注第一耦合劑；?

所述分布式光纖位移測試孔和三維應力測試孔內灌注第二耦合劑，分布式光纖位移測試孔內同軸布置分布式光纖，三維應力測試孔內自三維應力測試孔的底端往頂端均勻布置多個三向應變計；?

它還包括能與攝像與聲波測試孔同軸布置的數字鉆孔攝像儀和單發雙收的單孔聲波儀。?

上述技術方案中，它包括多組測試孔，所述每組測試孔均由攝像與聲波測試孔、分布式光纖位移測試孔和三維應力測試孔構成；所述每組測試孔中均包括四個攝像與聲波測試孔，所述四個攝像與聲波測試孔位于同一鉛直平面上，且四個攝像與聲波測試孔均與廊道垂直，朝向主廠房布置的兩個攝像與聲波測試孔與廊道水平面的夾角分別為15°和45°；朝向主變室布置的兩個攝像與聲波測試孔與廊道水平面的夾角分別為20°和50°；所述每組測試孔中均包括多個分布式光纖位移測試孔和三維應力測試孔，所述同一組的分布式光纖位移測試孔和三維應力測試孔位于同一鉛直面上，所述分布式?光纖位移測試孔和三維應力測試孔分別與廊道在水平面上成70~80度的夾角。?

位于主廠房上方的攝像與聲波測試孔的底部距主廠房拱頂上方的距離為0.4~0.6m,位于主廠房邊墻內側的攝像與聲波測試孔的底部距主廠房邊墻的距離為0.4~0.6m；位于主變室上方的攝像與聲波測試孔的底部距主變室拱頂上方的距離為0.4~0.6m,位于主變室邊墻內側的攝像與聲波測試孔的底部距主變室邊墻的距離為0.4~0.6m；?

位于主廠房上方的分布式光纖位移測試孔和三維應力測試孔的底部距主廠房拱頂上方的距離均為0.4~0.6m,位于主廠房邊墻內側的分布式光纖位移測試孔和三維應力測試孔的底部距主廠房邊墻的距離為0.4~0.6m；位于主變室上方的分布式光纖位移測試孔和三維應力測試孔的底部距主變室拱頂上方的距離為0.4~0.6m,位于主變室邊墻內側的分布式光纖位移測試孔和三維應力測試孔的底部距主變室邊墻的距離為0.4~0.6m。?

所述分布式光纖位移測試孔和三維應力測試孔有多個，且每個分布式光纖位移測試孔和三維應力測試孔均為傾斜布置，所述同一傾角的分布式光纖位移測試孔和三維應力測試孔為平行布置，且相距0.5~1.5m；廊道底板離主廠房或主變室的頂拱高程距離應不低于10m。?

由于采用了以上技術方案，本實用新型的積極效果和優點在于：?