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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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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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| CN115164661B (zh) * | 2022-06-17 | 2024-04-19 | 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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