[發明專利]一種約束混凝土拱架支護系統徑向耦合特性評價方法

有效

• 申請號: 201611114038.7
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106841516B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 王琦;秦乾;許英東;潘銳;李術才;欒英成;江貝;于恒昌;孫會彬;鹿偉
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

1.一種約束混凝土拱架支護系統徑向耦合特性評價方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：開挖隧道，對開挖后的隧道進行臨時支護；掛鋼筋網，然后在圍巖表面噴射一層混凝土，對噴射了混凝土的圍巖表面進行定點鉆孔，引出多點位移計的測繩，并將鉆孔封堵；

步驟二：在約束混凝土拱架的鋼管外部粘貼應變片，約束混凝土拱架的鋼管內部粘貼應變磚，在所述的應變磚上粘貼應變片，隨后灌注并安裝約束混凝土拱架；

步驟三：噴射外層混凝土，立模澆筑二次襯砌，并在二次襯砌上進行定點鉆孔，在孔內埋設多點位移計，引出多點位移計的測繩，并將鉆孔封堵；

步驟四：將步驟一和步驟三中的多點位移計的電纜連接至相應儀器上，讀取圍巖的徑向位移Δl_w以及襯砌的徑向位移Δl_l；

步驟五：將所述的應變片連接線連接至接收儀上，通過粘貼在應變磚上的應變片讀取核心混凝土的應變、通過外部粘貼的應變片檢測鋼管的應變，并將其轉化為位移；

步驟六：綜合圍巖的徑向位移、襯砌的徑向位移、核心混凝土的徑向位移以及約束混凝土拱架的外部鋼管的徑向位移，計算約束混凝土拱架支護系統徑向耦合系數K，確定圍巖、襯砌、核心混凝土以及鋼管的耦合特性，從而評價整個約束混凝土拱架的受力性能。

2.如權利要求1所述的約束混凝土拱架支護系統徑向耦合特性評價方法，其特征在于，步驟一及步驟三中，埋設多點位移計的過程為：首先進行鉆孔，然后將多點位移計的基點錨頭置于孔內底部，引出測繩，隨后進行灌漿封孔。

3.如權利要求2所述的約束混凝土拱架支護系統徑向耦合特性評價方法，其特征在于，灌漿封孔時采用與圍巖噴射混凝土配比相一致的水泥砂漿對鉆孔進行灌漿，直至灌滿為止。

4.如權利要求1所述的約束混凝土拱架支護系統徑向耦合特性評價方法，其特征在于，步驟二中，約束混凝土拱架的組裝方法如下：

在用于約束混凝土的鋼管短柱的外部粘貼應變片，內部粘貼應變磚，在所述的應變磚上也粘貼應變片；粘貼在應變磚上的應變片用于檢測鋼管短柱內部核心混凝土的應變，外部應變片檢測鋼管短柱的應變；對每一節鋼管短柱灌注混凝土，然后將各個澆筑混凝土后的鋼管短柱架設成約束混凝土拱架。

5.如權利要求4所述的約束混凝土拱架支護系統徑向耦合特性評價方法，其特征在于，在約束混凝土鋼管短柱上進行定點，利用氣割割下鋼管短柱的一塊圓鋼片，在圓鋼片內側粘貼應變磚，在所述的應變磚上粘貼內部應變片，在圓鋼片外部于相同位置處粘貼應變片；并將內側應變片連接線通過扎絲捆綁在一起，通過在圓鋼片靠近邊緣處開孔引出線束；然后將圓鋼片焊接到原切割位置。

6.如權利要求4所述的約束混凝土拱架支護系統徑向耦合特性評價方法，其特征在于，所述的應變磚為一個方形結構，其采用與灌注核心混凝土相同的材料進行配制。

7.如權利要求4所述的約束混凝土拱架支護系統徑向耦合特性評價方法，其特征在于，在靠近所述的應變磚的3個相鄰表面的3個法線交點處粘貼位于內部的應變片。

8.如權利要求1所述的約束混凝土拱架支護系統徑向耦合特性評價方法，其特征在于，步驟五中，通過應變儀上核心混凝土的徑向應變ε_cd以及所述鋼管的徑向應變ε_sd，得到核心混凝土的徑向位移Δl_c以及鋼管的徑向位移Δl_s；其中Δl_c＝ε_cd·l_c，Δl_s＝ε_sd·l_s；其中l_c為核心混凝土徑向長度，l_s為鋼管徑向長度。