[發明專利]一種讓壓支護結構

在審

• 申請號: 202110734051.7
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113389576A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 雷明鋒;朱彬彬;賈朝軍;趙晨陽;黃娟;施成華;鄭可躍;龔琛杰
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: E21D11/18
• 分類號: E21D11/18;B23P15/00
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 張勇;周曉艷

本發明提供了一種讓壓支護結構。包括多個拱架單元和多個讓壓組件；相鄰的拱架單元通過讓壓組件連接；所述讓壓組件包括讓壓管，沿所述讓壓管的軸線方向在讓壓管外壁上設有至少兩個凹陷深度不同的凹紋區。本發明通過沿讓壓管的軸線方向在讓壓管外壁上設置至少兩個凹陷深度不同的凹紋區，通過凹紋減小了讓壓管凹紋區的橫截面積，導致讓壓管凹紋區的軸向抗壓剛度降低，從而誘導讓壓管承受圍巖壓力時在凹紋區產生軸向壓縮變形，達到主動讓壓的效果；而凹紋的切削深度越深，結構整體的抗壓剛度就越低，通過在讓壓管的外壁上設置至少兩個凹陷深度不同的凹紋區，可以根據讓壓支護結構承受的圍巖壓力變化實現分階段變阻的效果。

技術領域

本發明涉及隧道工程技術領域，具體涉及一種讓壓支護結構。

背景技術

近年來隨著我國西部開發戰略的持續推進，大量穿越高地應力區及軟弱圍巖地層的深長隧道工程不斷涌現，如在建的川藏鐵路、滇藏鐵路等。受復雜地質條件、構造應力的影響，隧道建設過程中極易出現變形速率快、變形量級大以及收斂持續時間長等特征的軟巖大變形問題。針對隧道大變形問題，國內外采用的支護技術可分為強支護、分層支護以及讓壓支護三大類。其中，讓壓支護技術是通過在襯砌與隧道圍巖之間或者在支護結構內設置讓壓結構等方式，適當釋放隧道圍巖中的形變能，從而達到優化支護結構受力的效果。

目前國內外針對讓壓支護的研究已有不少成果，眾多學者先后研制了可伸縮鋼架及柔性接頭等結構，但由于隧道圍巖支護過程中的施工差異和圍巖性質的多變性，現有讓壓支護結構在實際應用中常常出現使用性能不穩定的情況，主要表現為：(1)恒阻讓壓階段變形量過小，如圖8中曲線②相較于曲線③(理論值)而言，讓壓變形B₀B₁段小于理論B₀B₃段，致使隧道圍巖形變能沒有充分釋放；(2)恒阻讓壓階段變形量過大，如圖8中曲線④相較于曲線③(理論值)而言，讓壓變形B₀B₅段大于理論B₀B₃段，致使支護結構產生過大變形而整體失效。另外，現有讓壓支護結構“恒阻性”的設計沒能很好契合隧道圍巖變形所經歷的三個階段，也在一定程度上限制支護性能的充分發揮。如圖8所示，曲線①表示圍巖力學特征曲線：(1)線彈性階段，此階段隧道圍巖變形量大，但圍巖壓力會隨著變形增加快速降低，因此要求支護結構具有較高的可壓縮性，從而以充分的形變換取明顯的圍巖壓力降低；(2)塑性階段，此階段中圍巖變形速率加快且圍巖壓力隨之降低不明顯，因此要求支護結構具有一定的變阻性，從而通過不斷增強的支護阻力逐漸平衡圍巖壓力，并最終達到穩定；(3)松動破壞階段，此階段中圍巖壓力不再隨變形增加而減少，而是出現應力反增長的情況，因此要求支護結構具有限制的壓縮量，即保證讓壓過程在塑性階段完成，從而避免支護后的圍巖進入松動破壞階段。

鑒于以上特征，現有讓壓支護結構具有的恒阻讓壓性不能很好契合圍巖的分階段變形規律，致使讓壓支護性能沒有能充分發揮。

綜上所述，急需一種讓壓支護結構以解決現有技術中存在的問題。

發明內容

本發明目的在于提供一種讓壓支護結構，以解決讓壓支護結構分階段變阻讓壓的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種讓壓支護結構，包括多個拱架單元和多個讓壓組件；相鄰的拱架單元通過讓壓組件連接；所述讓壓組件包括讓壓管，沿所述讓壓管的軸線方向在讓壓管外壁上設有至少兩個凹陷深度不同的凹紋區。

優選的，所述讓壓管外壁上設有深凹紋區、中凹紋區和淺凹紋區；所述深凹紋區的凹陷深度為所述讓壓管壁厚的60％～80％，所述中凹紋區的凹陷深度為所述讓壓管壁厚的40％～60％，所述淺凹紋區的凹陷深度為所述讓壓管壁厚的20％～40％。

優選的，以所述讓壓管長度方向的中心對稱設置所述深凹紋區、中凹紋區和淺凹紋區，相鄰凹紋區之間的距離為6mm～8mm。