[實用新型]地下洞室群巖柱穩定性測試裝置

有效

• 申請號: 201721577340.6
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN207779717U
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 劉寧;張春生;褚衛江;陳平志
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本實用新型提供了一種地下洞室群巖柱穩定性測試裝置，包括輔助洞，所述輔助洞的洞線基本與地下洞室群軸線方向垂直；所述測試裝置還包括在輔助洞一側邊墻開挖的兩條擴挖洞，擴挖洞邊墻與輔助洞掌子面端墻之間的間距超過一倍輔助洞洞徑，擴挖洞之間的初始間距為5~6倍擴挖洞直徑；在兩條擴挖洞中間處，從輔助洞布置有一條監測孔，監測孔壁布置應力計。本實用新型通過人為改變巖柱厚度，激發巖柱內在應力變化，實現對洞室群間距的合理評估。該方法克服了以往經驗方法的局限性，能夠充分反映實際地質條件和地應力條件，并且比數值模擬方法更加準確可靠，在現場也便于實施，對洞室群的合理布置、洞徑設計、節省工程投資等均具有重要價值。

技術領域

本實用新型涉及地下洞室群巖柱穩定性測試裝置，主要針對多洞室、多隧洞的深部地下工程，例如水電工程的地下廠房洞室群，越嶺隧道群、水工隧洞群等。

背景技術

在水電、地鐵、公路或鐵路地下洞室或隧洞的施工過程中，經常會采用平行布置的方案，其中兩個洞室之間巖體稱為巖柱，巖柱的厚度問題直接關系到洞室的布置。如果兩個洞室之間的巖柱厚度過大，不但會提高工程造價，也會影響工程的使用功能；如果巖柱的厚度過小，則會導致兩個洞室之間的施工、運行產生相互作用，這種相互作用將會影響巖柱的穩定性，尤其是當巖柱厚度較小時，兩個洞室的施工將會產生多次擾動，使得巖柱穩定性難以保證，甚至導致洞室坍塌破壞，因此保證巖柱的穩定性是洞室群、隧洞群設計與施工的關鍵。

在一般性深埋條件下的地下工程實踐表明，地下開挖間距在1倍開挖跨度以上時可以基本保持洞間圍巖的穩定，這一經驗在礦山巷道布置時應用得很普遍。但在巖體條件偏差或埋深加大的情況下，需要慎用這一經驗。Martin等人曾經總結了深埋礦山巷道間巖柱的爆裂破壞、一般性失穩和處于穩定狀態下的178個實例，其中在巖柱厚度為1.5倍洞徑時出現了大量的破壞實例，當該比值達到近2.5 時，也仍然存在破壞實例。

水工隧洞的運行特點和安全要求對洞間間距離的要求和一般地下工程又有一定區別，不僅要求隧洞間巖柱不出現破壞和失穩，而且需要保持足夠的安全性，兩相鄰隧洞間在施工開挖和運行條件下不產生任何形式的干擾就成為確定隧洞間距的最低要求，巖柱的厚度至少應該在3倍洞徑以上、一般應該考慮4倍左右。上述成果基本都是停留在工程經驗，具體的工程需要具體分析，但目前缺少現場實際可用的測試方法，主要借助于工程經驗或者數值模擬，對巖柱中真實的力學狀態沒有清晰的認識，洞室群之間經常出現相互擾動的現象。

實用新型內容

作為設計使用壽命50～100年的永久性工程，地下洞室群或隧洞群之間的巖柱必須具有足夠的安全性，并且，從工程經濟的角度出發，也希望不要因為洞間巖柱厚度的不合理而增加額外的工程投資。因此，需要保證洞間的安全間距，使得其中的任一洞室開挖不對另一條洞室產生明顯影響，并且不需要增加施工難度和采用額外的處理手段來保證巖柱的安全性。

本實用新型的目的是提供一種地下洞室群巖柱穩定性測試裝置，能通過人為改變巖柱厚度，進而改變巖柱內應力的聚集狀態，形成不同厚度巖柱與洞徑之間的對照關系，為巖柱厚度確定和洞徑尺寸設計提供依據。為此，本實用新型采用以下技術方案：

地下洞室群巖柱穩定性測試裝置，其特征在于：

所述測試裝置包括輔助洞，所述輔助洞的洞線基本與地下洞室群軸線方向垂直；

所述測試裝置還包括在輔助洞一側邊墻開挖的兩條擴挖洞，擴挖洞邊墻與輔助洞掌子面端墻之間的間距超過一倍輔助洞洞徑，擴挖洞之間的初始間距為5～6 倍擴挖洞直徑；

在兩條擴挖洞中間處，從輔助洞布置有一條監測孔，監測孔壁布置應力計。

進一步地，輔助洞洞徑尺寸為5～6m，洞形采用圓型，采用機械式開挖。

進一步地，擴挖洞初始開挖洞徑為1m，長度超過5倍輔助洞洞徑，約為 25m-30m，擴挖洞之間的初始間距為5～6m。