[發明專利]一種用于斷層破碎帶的減震自復位隧道結構

有效

• 申請號: 202210539652.7
• 申請日: 2022-05-18
• 公開（公告）號: CN114704288B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 阮濱;葉宜培;吳賢國;吉瀚文;張德潤
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/10
• 代理公司: 武漢誠儒知識產權代理事務所(普通合伙) 42265
• 代理人: 劉天鈺

本發明提供了一種用于斷層破碎帶的減震自復位隧道結構，至少包括普通段以及與斷層破碎帶相對應的擴挖段，所述擴挖段由外至內依次包括與圍巖相接觸的初襯層、由彈性減震材質填充的彈性減震層以及二襯層，所述二襯層由多個管節依次連接而成，管節與管節之間通過記憶合金彈簧連接固定；所述二襯層的底部設置有復位架；所述復位架的兩側面與初襯層的內壁之間橫向設置有復位彈性臂，復位彈性臂中設置有用于減震的彈性阻尼桿以及用于復位的電動推桿。該隧道結構不僅具有減震抗震的功能，而且能夠在強震發生后，將錯位的管節進行復位，大大縮減了搶修的時間，盡快恢復隧道內通行。

技術領域

本發明屬于隧道施工領域，具體涉及一種用于斷層破碎帶中的且具有減震自復位功能的隧道結構。

背景技術

現有的隧道支護結構一般包括初襯和二襯，初襯是在開挖隧道后，通過打錨桿、掛網、噴射混凝土等手段形成的初期支護，此初期支護主要利用圍巖強度形成支護；二襯則是用鋼筋混凝土在初襯內部形成一個完整的鋼筋混凝土結構。

當隧道穿越斷層或者破碎帶時，由于斷層或破碎帶處的圍巖本身很破碎、強度很低，容易發生大變形。隧道穿越活動斷層時，若無相應工程措施應對，活動斷層的錯動，尤其是大位移錯動，會造成隧道結構的嚴重破損，嚴重威脅行車及生命財產安全，也使得救援及災后修復工作難以進行。因此，解決大位移活動斷層錯動對隧道結構的嚴重威脅，是隧道工程建設的重大技術難題。

在跨斷層隧道的抗震及抗斷方面，目前主要采取以下幾種措施：(1)改善隧道襯砌材料的力學特性來提升結構的抗震性能，如采用鋼纖維混凝土來增加阻尼，采用聚合物混凝土來降低剛度等；(2)設置減震縫，即減小襯砌節段長度，使斷層錯動時破壞集中于接縫處，而保證襯砌的整體性能；(3)根據斷層可能的錯動量，擴大隧道斷面尺寸，在外襯和內襯之間填充多孔材料，通過外襯和內襯之間的間隙抵消斷層錯動影響，但超挖尺寸會受限于經濟因素。

綜上所述，目前雖然也有一部分隧道采用了隔離消能設計、鉸接設計、超挖設計等相關措施進行跨越活動斷層帶的隧道修建，但由于方式較為單一，抵抗斷層錯動的能力有限，不能保證斷層活動情況下隧道的安全運營，斷層活動后隧道的整修任務艱巨，往往要耗費大量人力物力和時間成本進行搶修，影響隧道正常通行。

發明內容

本發明解決了現有技術中的不足，提供了一種用于斷層破碎帶的減震自復位隧道結構，該隧道結構不僅具有減震抗震的功能，而且能夠在強震發生后，將錯位的管節進行復位，大大縮減了搶修的時間，盡快恢復隧道內通行。

實現本發明上述目的所采用的技術方案為：

一種用于斷層破碎帶的減震自復位隧道結構，至少包括普通段以及與斷層破碎帶相對應的擴挖段，所述擴挖段由外至內依次包括與圍巖相接觸的初襯層、由彈性減震材質填充的彈性減震層以及二襯層，所述二襯層由多個管節依次連接而成，管節與管節之間通過記憶合金彈簧連接固定；

所述二襯層的底部設置有復位架，復位架的頂面與二襯層的外輪廓相貼合，復位架的底部與初襯層相接觸，且復位架的底部上設置有滾動單元，復位架與初襯層之間能夠相對移動；

所述復位架的兩側面與初襯層的內壁之間橫向設置有復位彈性臂，復位彈性臂中設置有用于減震的彈性阻尼桿以及用于復位的電動推桿，復位彈性臂的底端固定于初襯層的內壁上，復位彈性臂的頂端鉸接于復位架的側面。

所述復位彈性臂沿隧道行進方向均勻設置，且每一個管片對應的復位架的左右兩側均對應設置有復位彈性臂。

所述復位彈性臂包括：

相互平行設置的底板、層板以及頂板，層板中的中部設置有通道；

安裝于頂板上方的用于連接復位架的鉸接座；

設置于頂板和層板之間的多根阻尼桿，阻尼桿的頂部與頂板固定，阻尼桿的底部與層板固定，頂板和層板之間的間距彈性可變；