[發(fā)明專利]一種控制隧道開挖圍巖體變形的可變預(yù)應(yīng)力支護(hù)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110607563.7
• 申請(qǐng)日: 2021-06-01
• 公開（公告）號(hào): CN113217040B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任松;張闖;吳斐;張平;隆能增;鄧超;王浩囡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): E21D11/18
• 分類號(hào): E21D11/18
• 代理公司: 重慶信航知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50218
• 代理人: 吳彬

本發(fā)明公開了一種控制隧道開挖圍巖體變形的可變預(yù)應(yīng)力支護(hù)裝置，其包括套筒和設(shè)置在套筒中的壓縮彈簧，壓縮彈簧的下部焊接在套筒的底部，所述套筒的側(cè)面上設(shè)置有插孔，所述插孔中插裝有插銷，壓縮彈簧的上端頂在插銷上。本發(fā)明將上部拱架插入套筒，上部拱架的下端面置于壓縮彈簧上，然后拔出插銷，釋放壓縮彈簧能量，對(duì)上部拱架施加向上的推力，從而實(shí)現(xiàn)上部拱架預(yù)先對(duì)隧道圍巖體施加抵抗其變形的預(yù)應(yīng)力，且壓縮彈簧提供的預(yù)應(yīng)力不是恒定的，而是隨著開挖圍巖體變形量的增加而增大。通過(guò)本可變預(yù)應(yīng)力支護(hù)裝置對(duì)隧道圍巖提供預(yù)應(yīng)力支撐能有效降低圍巖變形量，減小隧道圍巖最終施加在支護(hù)裝置上的壓力，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隧道支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種控制隧道開挖圍巖體變形的可變預(yù)應(yīng)力支護(hù)裝置。

背景技術(shù)

隧道開挖過(guò)程中，掌子面拱頂圍巖體受到較大的縱向應(yīng)力，若沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行支護(hù)，即容易形成坍塌。傳統(tǒng)的支護(hù)拱架裝置是剛性結(jié)構(gòu)，其不能在初始狀態(tài)就與拱頂圍巖貼合，因此不能對(duì)拱頂圍巖主動(dòng)提供預(yù)應(yīng)力支撐，而只能被動(dòng)等待拱頂圍巖變形到壓在其上時(shí)，才能起到支撐作用；并且在拱頂圍巖壓在剛性支護(hù)拱架上時(shí)拱頂圍巖作用力往往已經(jīng)很大，而這容易造成支護(hù)拱架的破壞。而若是能在隧道圍巖變形初期就能提供抵抗其變形的支撐力，則有利于降低圍巖變形量，也能減小拱頂圍巖最終施加在支護(hù)拱架上的壓力，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種控制隧道開挖圍巖體變形的可變預(yù)應(yīng)力支護(hù)裝置，以解決現(xiàn)有剛性支護(hù)拱架不能在初始狀態(tài)為拱頂圍巖提供預(yù)應(yīng)力支撐的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明控制隧道開挖圍巖體變形的可變預(yù)應(yīng)力支護(hù)裝置，包括套筒和設(shè)置在套筒中的壓縮彈簧，壓縮彈簧的下部焊接在套筒的底部，所述套筒的側(cè)面上設(shè)置有插孔，所述插孔中插裝有插銷，壓縮彈簧的上端頂在插銷上。

進(jìn)一步，所述的控制隧道開挖圍巖體變形的可變預(yù)應(yīng)力支護(hù)裝置還包括上部拱架和下部拱架，上部拱架的下端直接插入套筒內(nèi)，下部拱架的上端直接與套筒底部焊接在一起；在插銷從套筒上拔下的狀態(tài)，壓縮彈簧的上端直接頂在上部拱架的下端上。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明控制隧道開挖圍巖體變形的可變預(yù)應(yīng)力支護(hù)裝置，其通過(guò)壓縮彈簧對(duì)上部拱架施加向上的推力，從而實(shí)現(xiàn)上部拱架對(duì)拱頂圍巖體施加抵抗其變形的支撐力，并且壓縮彈簧提供的預(yù)應(yīng)力不是恒定的，而是能隨圍巖變形量的增加而自動(dòng)增大，通過(guò)本可變預(yù)應(yīng)力支護(hù)裝置對(duì)隧道圍巖提供預(yù)應(yīng)力支撐能降低圍巖變形量，減小拱頂圍巖最終施加在支護(hù)裝置上的壓力，能提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為隧道上部圍巖體開挖完成后，可變預(yù)應(yīng)力支護(hù)裝置初始安裝完畢后的示意圖；

圖2為插銷拔下前壓縮彈簧在套筒中的狀態(tài)示意圖；

圖3為可變預(yù)應(yīng)力支架在工作狀態(tài)時(shí)的示意圖；

圖4為插銷拔下后壓縮彈簧在套筒中的狀態(tài)示意圖；

圖5為隧道下部圍巖體開挖完成后，整個(gè)可變預(yù)應(yīng)力支架封閉成環(huán)后的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

如圖所示，本實(shí)施例中控制隧道開挖圍巖體變形的可變預(yù)應(yīng)力支護(hù)裝置，其包括套筒1和設(shè)置在套筒中的壓縮彈簧2，壓縮彈簧下部3焊接于套筒底部4，所述套筒的側(cè)面上設(shè)置有插孔5，所述插孔中插裝有插銷6，壓縮彈簧的上端頂在插銷6上。

本實(shí)施例中可變預(yù)應(yīng)力支護(hù)裝置在使用前，壓縮彈簧被預(yù)壓縮裝在套筒中，通過(guò)插銷限制壓縮彈簧向上伸長(zhǎng)。在使用時(shí)，待隧道初期支護(hù)施作完全后，比如，上部初期支護(hù)的鎖腳錨桿9安裝完畢后，再將套筒內(nèi)的插銷拔下，利用壓縮彈簧對(duì)上部拱架施加推力，從而實(shí)現(xiàn)上部拱架能預(yù)先對(duì)拱頂圍巖施加抵抗其變形的支撐力。