[發(fā)明專利]一種用于高地應(yīng)力脆性圍巖隧道的防巖爆支護(hù)系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113847064A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李樹忱;韓勇;袁超;馮現(xiàn)大;周慧穎;萬澤恩;梁忠南;王晉魯;莊云霞
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué);山東宏禹工程科技有限公司;濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D11/15;E21D20/00;E21D20/02;E21D21/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強(qiáng)

本發(fā)明提供了一種用于高地應(yīng)力脆性圍巖隧道的防巖爆支護(hù)系統(tǒng)及方法，包括：隧道鉆爆法施工后噴射在待支護(hù)壁面上的柔性薄噴層、鋪設(shè)在柔性薄噴層上的吸能鋼筋網(wǎng)、多根吸能減震錨桿和二次襯砌混凝土層；所述吸能鋼筋網(wǎng)緊貼柔性薄噴層設(shè)置，所述吸能鋼筋網(wǎng)采用菱形勾花網(wǎng)結(jié)構(gòu)并在外側(cè)和對角線處設(shè)有鋼筋骨架，所述鋼筋網(wǎng)重合之處用吸能減震錨桿連接固定，共同承受圍巖應(yīng)力；所述吸能減震錨桿相對軸向運動時，其吸能部件吸收圍巖沖擊產(chǎn)生的能量，減震環(huán)把圍巖壓力作用在彈性體上，彈性體產(chǎn)生變形而達(dá)到減震效果；本發(fā)明能有效耗散巖體內(nèi)部應(yīng)變能，減小圍巖沖擊振動，避免巖爆災(zāi)害破壞施工環(huán)境、威脅人員生命安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦山、隧道和水利工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于高地應(yīng)力脆性圍巖隧道的防巖爆支護(hù)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)，并不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

目前，礦山、隧道和水電站等工程建設(shè)不斷向深部進(jìn)軍。在工程擾動和開挖卸荷作用下，深部高地應(yīng)力硬巖內(nèi)部所儲存的應(yīng)變能極易突然釋放從而導(dǎo)致圍巖破裂、剝落甚至彈射，發(fā)生巖爆災(zāi)害，嚴(yán)重危害施工人員和設(shè)施安全，阻礙工程進(jìn)度。因此，在深部高地應(yīng)力的工程結(jié)構(gòu)建設(shè)過程中，采取有效的主動支護(hù)技術(shù)防控巖爆對工程的順利進(jìn)行至關(guān)重要。

目前巖爆災(zāi)害的主要防控技術(shù)包括：主動釋放應(yīng)力改善圍巖應(yīng)力集中水平、加強(qiáng)巖爆高風(fēng)險的支護(hù)結(jié)構(gòu)和減少爆破施工擾動等。典型支護(hù)手段包括：初期噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼拱架以及噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)等。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，普通噴射混凝土的力學(xué)性能較差，不能起到良好吸收應(yīng)變能的效果，在圍巖發(fā)生破壞時，初噴混凝土易發(fā)生開裂、剝離等，從而巖體進(jìn)一步破壞；普通錨桿、鋼筋網(wǎng)吸能強(qiáng)度低，可能無法承受強(qiáng)巖爆圍巖劇烈沖擊而出現(xiàn)脫錨、錨桿被拔出和拉斷等現(xiàn)象，導(dǎo)致圍巖與支護(hù)整體失穩(wěn)，從而威脅工程安全甚至造成巨大人員傷亡和財產(chǎn)損失

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于高地應(yīng)力脆性圍巖隧道的防巖爆支護(hù)系統(tǒng)及方法，能有效耗散巖體內(nèi)部應(yīng)變能，減小圍巖沖擊振動，避免巖爆災(zāi)害破壞施工環(huán)境、威脅人員生命安全，確保高地應(yīng)力脆性圍巖隧道施工的順利進(jìn)行。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明第一方面提供了一種用于高地應(yīng)力脆性圍巖隧道的防巖爆支護(hù)系統(tǒng)。

一種用于高地應(yīng)力脆性圍巖隧道的防巖爆支護(hù)系統(tǒng)，由外到內(nèi)包括：隧道鉆爆法施工后噴射在待支護(hù)壁面上的柔性薄噴層、鋪設(shè)在柔性薄噴層上的吸能鋼筋網(wǎng)、多根吸能減震錨桿和二次襯砌混凝土層；

所述吸能鋼筋網(wǎng)緊貼柔性薄噴層設(shè)置，所述吸能鋼筋網(wǎng)采用菱形勾花網(wǎng)結(jié)構(gòu)并在外側(cè)和對角線處設(shè)有鋼筋骨架，所述鋼筋網(wǎng)重合之處用吸能減震錨桿連接固定，共同承受圍巖應(yīng)力；

所述吸能減震錨桿相對軸向運動時，其吸能部件吸收圍巖沖擊產(chǎn)生的能量，減震環(huán)把圍巖壓力作用在彈性體上，彈性體產(chǎn)生變形而達(dá)到減震效果。

吸能鋼筋網(wǎng)包括菱形勾花網(wǎng)、鋼筋骨架和鋼套管，鋼筋骨架設(shè)置在吸能鋼筋網(wǎng)外側(cè)和吸能鋼筋網(wǎng)對角線位置，鋼筋骨架與菱形勾花網(wǎng)的邊緣位置通過鋼套管固定，吸能鋼筋網(wǎng)的重合位置通過減震錨桿連接固定。

進(jìn)一步的，柔性噴層為噴射在圍巖表面的水泥基薄噴材料層，水泥基薄噴材料層加入有玻璃纖維，提高了柔性薄噴層的抗拉強(qiáng)度和抗裂能力。

柔性薄噴層施工厚度為2mm～6mm左右，在鉆爆法隧道施工后，將柔性薄噴層噴射在圍巖表面，及時封閉圍巖，提高圍巖自承載能力，并提高圍巖表面平整性，為吸能鋼筋網(wǎng)和吸能減震錨桿施工提供有利條件。

進(jìn)一步的，吸能鋼筋網(wǎng)對角線位置的鋼筋骨架交叉鉸接，在中心處預(yù)留的孔插入有吸能減震錨桿。

進(jìn)一步的，吸能減震錨桿穿過柔性薄噴層并通過扇形條紋錨頭固定在圍巖內(nèi)部，所用錨固劑為水泥錨固劑或樹脂錨固劑。