[發明專利]一種控制礦山法隧道二次襯砌水壓力的方法

有效

• 申請號: 201710507247.6
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107178392B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 肖明清;孫文昊
• 申請（專利權）人: 中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: E21F16/02
• 分類號: E21F16/02
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 黃行軍;彭成

1.一種控制礦山法隧道二次襯砌水壓力的方法，其特征在于：

計算考慮縱向效應的二次襯砌水壓力：假設隧道橫向排水系統堵塞段沿著隧道縱向位于平直段，從堵塞段中點至堵塞段端點縱向長度為L，其兩端點處的水壓力為0，則堵塞段的中點部位水壓力最高，取為P；假設堵塞段沿程地下水滲入量為q₁，排水系統堵塞后的排水能力為q₂，其中q₂＜q₁，地下水余量為q，q＝q₁－q₂，該地下水余量沿初期支護與襯砌結構之間的空間流動；隧道排水層的總面積為A，滲透系數為k；根據對稱性，取堵塞段的一半進行分析，取一個微元體考慮，按達西滲流公式：

x·q+q·dx＝-A·k·dP/dx(1)，式(1)兩邊對x積分得到：

引入邊界條件，x＝0時，P＝P₀；x＝L時，P＝0；則任一位置處的水壓力為：

堵塞段二次襯砌最大水壓力位于堵塞段中點，

最大水壓力

根據式(4)，通過以下三種方法之一或幾種組合來控制礦山隧道二次襯砌水壓力：

一、當排水層的總面積及其滲透系數、堵塞段長度一定時，通過控制地下水余量q來控制二次襯砌最大水壓力；

二、當地下水余量q以及堵塞段長度L大小一定時，通過調整排水層的總面積A及其滲透系數k來控制二次襯砌水壓力；

三、當地下水余量q、襯砌背后排水層的總面積A及其滲透系數k均一定時，通過改變堵塞段的長度L來控制二次襯砌最大水壓力。

2.根據權利要求1所述的控制礦山法隧道二次襯砌水壓力的方法，其特征在于，采用以下措施之一或幾種組合來調整地下水余量q：

A)通過調整注漿止水圈的厚度或注漿止水圈的滲透系數來調整地下水滲入量q₁；

B)通過調整初期支護噴射砼的厚度或密實度來調整地下水滲入量q₁；

C)通過改變縱向排水盲管管徑來調整排水系統堵塞后的排水能力q₂；

D)通過調整環向排水系統間距及排水管徑大小來調整排水系統堵塞后的排水能力q₂。

3.根據權利要求1所述的控制礦山法隧道二次襯砌水壓力的方法，其特征在于：由于排水層的總面積A等于排水層沿著隧道襯砌外輪廓敷設長度和排水層厚度的乘積，故隧道輪廓一定后，通過改變排水層的厚度來調整排水層的總面積A，從而控制二次襯砌水壓力。

4.根據權利要求1或3所述的控制礦山法隧道二次襯砌水壓力的方法，其特征在于：采用凹凸型排水板代替土工布來增加滲透系數k，從而降低二次襯砌水壓力。

5.根據權利要求1所述的控制礦山法隧道二次襯砌水壓力的方法，其特征在于：沿著隧道縱向間隔一定長度設置泄壓環，將排水層截斷，使地下水余量直接排放至洞內，從而起到降壓的作用。

6.根據權利要求5所述的控制礦山法隧道二次襯砌水壓力的方法，其特征在于：上述間隔長度根據擬控制的水壓大小計算確定。

7.根據權利要求5所述的控制礦山法隧道二次襯砌水壓力的方法，其特征在于：所述泄壓環是指：在隧道拱墻部位的二次襯砌以及襯砌背后的防水板與排水層沿縱向均斷開一段距離且隧道底部仰拱部位襯砌保持縱向連續形成的環向排水溝槽，并在所述環向排水溝槽處貼著二次襯砌內表面安裝環向接水盒，并將通過排水層進入環向排水溝槽內的地下水引流進入到墻角的縱向水溝。

8.根據權利要求7所述的控制礦山法隧道二次襯砌水壓力的方法，其特征在于：所述環向接水盒兩側與二次襯砌可拆卸連接。

9.根據權利要求7所述的控制礦山法隧道二次襯砌水壓力的方法，其特征在于：所述環向排水溝槽的寬度根據檢修需要確定，其范圍為20～40cm。