CN208567661U - 一种掌子面超前应力解除***布置结构 - Google Patents
一种掌子面超前应力解除***布置结构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供了一种掌子面超前应力解除***布置结构,在掌子面均匀布置多个第一应力解除***孔,第一应力解除***孔倾斜进入围岩,延伸长度超过下一次***循环;针对两拱肩起拱部位存在的应力集中区,再设置多个第二应力解除***孔作为边墙应力释放孔。本实用新型针对掌子面应力集中程度高的特点,进行应力解除***,第一应力解除***孔和第二应力解除***孔处在不同的特征位置,孔的数量可以根据岩爆风险程度的不同进行调整,在完成首次应力解除***后,仍有条件对应力集中区进行二次应力解除***,最大程度地降低了岩爆风险和围岩破坏。
Description
技术领域
本实用新型涉及高地应力环境下建设的地下工程,例如深埋水工隧洞、交通隧道、核废料处置库等,尤其涉及掌子面超前应力解除***布置结构。
背景技术
岩爆是岩体在高地应力条件下发生的一种剧烈的脆性破坏现象。一般是坚硬、脆性围岩受到地应力释放及开挖扰动的影响而产生应力重分布,其径向约束卸除,切向应力骤然增加,内部储存的弹性应变能急剧释放,以致产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷的现象。
岩爆的防治重点在于超前性和及时性,一旦岩爆发生,将对施工人员及设备构成直接威胁。岩爆的防治分为主动防治和被动防治:被动防治,即在岩爆发生后通过支护等手段来进行防治,常见的措施包括喷射混凝土快速支护、预应力锚杆及格栅钢架;对于强烈和极强岩爆,已经无法通过支护方式来完全控制其发生,要有效控制岩爆的发生,需要采用主动防治措施,即在岩爆发生前对应力集中的部位采用工程的方法进行应力释放,人为改善围岩的应力状态及围岩的性质,降低围岩的储能能力,使得高应力向内部围压高的地方转移,从而降低高能量冲击的可能性,减少开挖区近区内围岩的应力集中和能量积聚,提高岩体变形能力而消耗围岩释放的应变能,具体措施包括超前孔、地应力释放孔、***作业后对掌子面及周边进行喷洒水以及应力解除***,其中应力解除***是在围岩一定深度范围内造成一个破裂带,从而使掌子面及隧洞周边应力降低,使高应力转移到围岩深部。
用工程的方法防治岩爆的原理旨在改变岩体性能,破坏其完整性,减弱其初始应力,使其不具备岩爆发生的条件或减弱岩爆发生的强度。在具体实施过程中,有针对性地对可能发生岩爆的部位采用工程手段进行应力释放,形成一圈弱应力范围,相当于形成一个保护圈,阻止岩爆向已开挖的空间发展,或减弱应力释放圈以外的深层岩爆发生时造成的冲击。
然而,由于岩爆类型多样化和岩爆机理的复杂性,迄今为止还没有一套完整的应力解除***设计方法,尤其是在应对不同岩爆风险时,往往沿用同一种设计方案,既可能应力解除效果不够,仍然存在岩爆风险,也可能***效果过大,造成围岩过度破坏,洞室稳定受到影响。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种掌子面超前应力解除***布置结构,能最大程度地降低岩爆风险和围岩破坏。为此,本实用新型采用以下技术方案:
一种掌子面超前应力解除***布置结构,其特征在于,在掌子面均匀布置多个第一应力解除***孔,第一应力解除***孔倾斜进入围岩,延伸长度超过下一次***循环;
针对两拱肩起拱部位存在的应力集中区,再设置多个第二应力解除***孔作为边墙应力释放孔。
进一步地,第一应力释放孔延伸长度超过下一次***循环2m~3m。
进一步地,所述多个第一应力解除***孔分为数排,最上一排距离顶拱 0.8-1.2m。
进一步地,所述第一应力解除***孔以13-17°仰角布置。
进一步地,所述第一应力解除***孔和第二应力解除***孔内装***卷,孔口堵塞。
进一步度,所述多个第一应力解除***孔分为数排,包括处在外侧的多个外侧第一应力解除***孔,和处在外侧第一应力解除***孔之间的多个内侧第一应力解除***孔;所述多个外侧第一应力解除***孔距边墙和顶拱的距离,使所述多个外侧第一应力解除***孔内******后***形成的预裂缝能通至隧洞边墙和顶拱;所述多个内侧第一应力解除***孔的布置,使得第一应力解除***孔内******后所形成的预裂缝,能连接到掌子面左右的外侧第一应力解除***孔的位置以及连接到掌子面上下的外侧第一应力解除***孔的位置。
本实用新型针对掌子面应力集中程度高的特点,进行应力解除***,第一应力解除***孔和第二应力解除***孔处在不同的特征位置,孔的数量可以根据岩爆风险程度的不同进行调整,在完成首次应力解除***后,仍有条件对应力集中区进行二次应力解除***,最大程度地降低了岩爆风险和围岩破坏。
附图说明
图1为本实用新型实施例的示意图。
具体实施方式
参照附图。以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
(1)在掌子面前方通常存在应力集中区,因此向掌子面前方布置第一应力解除***孔11,第一应力解除***孔11倾斜进入围岩,可以是浅孔,也可以是深孔,无论是浅孔还是深孔,第一应力解除***孔11的延伸深度超过下一次***循环2m~3m。所述***循环就是***向前开挖一次的深度,比如一次***2-3 米,就是向前开挖深度3米。
(2)第一应力解除***孔11的方向根据围岩结构的具体情况进行设置,由于岩爆风险存在不确定性,因此首先按照中等岩爆洞段布置,即在掌子面区域均匀布置第一应力解除***孔,本实施例中布置了14个第一应力解除***孔,其中最上一排第一应力解除***孔距离顶拱l m,以15°仰角布置,孔深4m(为1 次***循环开挖深度的2倍),装Φ32mm药卷,孔口堵塞l m。通过上述***形成预裂缝,通过成缝来达到应力释放的目的。
所述多个第一应力解除***孔分为数排,包括处在外侧的多个外侧第一应力解除***孔11,和处在外侧第一应力解除***孔11之间的多个内侧第一应力解除***孔12;所述多个外侧第一应力解除***孔11距边墙和顶拱的距离,使所述多个外侧第一应力解除***孔11内******后***形成的预裂缝能通至隧洞边墙和顶拱;所述多个内侧第一应力解除***孔12的布置,使得第一应力解除***孔内******后所形成的预裂缝,能连接到掌子面左右的外侧第一应力解除***孔11的位置以及连接到掌子面上下的外侧第一应力解除***孔11的位置。
(3)针对两拱肩起拱部位存在的应力集中区,可能仍然存在岩爆风险,由中等岩爆演化至强烈岩爆,在两侧拱肩处再增加第二应力释放孔2,本实施例中增加了4个第二应力释放孔2作为边墙应力释放孔。第二应力释放孔2深4.0m,装Φ32mm药卷,孔口堵塞l m。在第一应力解除***孔***实施完成后,再次进行应力解除***。
第一应力解除***孔和第二应力解除***孔2的设置,使得在操作时,能够分开时间起爆,避免同时起爆对于周边岩体的破坏,有利于保证成洞形状,也有利于对潜在岩爆风险区进行针对性的***,提高应力解除效果。
以上所述仅为实用新型的具体实施案例,本实用新型的技术特征并不局限于此,任何相关领域的技术人员在本实用新型的领域内,所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种掌子面超前应力解除***布置结构,其特征在于,在掌子面均匀布置多个第一应力解除***孔,第一应力解除***孔倾斜进入围岩,延伸长度超过下一次***循环;
针对两拱肩起拱部位存在的应力集中区,再设置多个第二应力解除***孔作为边墙应力释放孔。
2.如权利要求1所述的一种掌子面超前应力解除***布置结构,其特征在于,第一应力释放孔延伸长度超过下一次***循环2m~3m。
3.如权利要求1所述的一种掌子面超前应力解除***布置结构,其特征在于,所述多个第一应力解除***孔分为数排,最上一排距离顶拱0.8-1.2 m。
4.如权利要求1所述的一种掌子面超前应力解除***布置结构,其特征在于,所述第一应力解除***孔以13-17°仰角布置。
5.如权利要求1所述的一种掌子面超前应力解除***布置结构,其特征在于,所述第一应力解除***孔和第二应力解除***孔内装***卷,孔口堵塞。
6.如权利要求1所述的一种掌子面超前应力解除***布置结构,其特征在于,所述多个第一应力解除***孔分为数排,包括处在外侧的多个外侧第一应力解除***孔,和处在外侧第一应力解除***孔之间的多个内侧第一应力解除***孔;所述多个外侧第一应力解除***孔距边墙和顶拱的距离,使所述多个外侧第一应力解除***孔内******后***形成的预裂缝能通至隧洞边墙和顶拱;所述多个内侧第一应力解除***孔的布置,使得第一应力解除***孔内******后所形成的预裂缝,能连接到掌子面左右的外侧第一应力解除***孔的位置以及连接到掌子面上下的外侧第一应力解除***孔的位置。
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CN114963905A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-08-30 | 四川川交路桥有限责任公司 | 全贯通应力释放孔、无掏槽钻爆法 |
CN115164661A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-10-11 | 四川华能泸定水电有限公司 | 定向聚能环及隧道围岩应力解除***方法 |
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