[实用新型]一种提高洞室稳定性的结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种提高洞室稳定性的结构，属于水利水电工程应用技术领域。

背景技术

随着水电工程建设的蓬勃发展，地下洞室所处地质条件越来越复杂、洞室规模也越来越大，大型洞室高外水、高围压及高应力等地质问题越来越突出，地下洞室失稳破坏形式受地质岩性、岩体结构、地质条件、地应力及外水压力等多种因素的综合影响，会产生多种破坏模式，具体的表现形式也千差万别，其破坏过程基本可归结为：荷载作用→围岩变形→衬砌变形→应力集中→结构破坏过程。根据地下洞室失稳破坏的机理，要提高地下洞室稳定性，应从以下几个方面采取工程措施：消除地应力、降低外水压力、减小围岩压力、改善结构应力集中等以提高围岩稳定性，但现有的措施及衬砌结构并没有真正解决以上技术问题。

实用新型内容

针对以上技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种能有效消除或减小地下洞室地应力、降低外水压力、改善结构应力分布，降低衬砌结构破坏机率从而提高洞室稳定性的结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种提高洞室稳定性的结构，包括洞室，设置在山体与洞室之间的一期柔性支护结构和二期衬砌支护结构，所述一期柔性支护结构包括带垫板锚杆和混凝土喷层，所述二期衬砌支护结构包括钢筋混凝土衬砌结构、设置在钢筋混凝土衬砌结构上通过混凝土喷层锚固于山体内部的预应力锚索，在二期衬砌支护结构顶拱设置有排水孔，所述钢筋混凝土衬砌结构的底部设置有倒角结构。

所述排水孔深入基岩10cm左右。

所述带垫板锚杆长度L为6m或9m，长短间隔布置。

所述预应力锚索设置间距约3m。

所述倒角结构为1：1倒角，倒角高度与钢筋混凝土衬砌厚度相同。

所述混凝土喷层为聚炳烯纤维混凝土。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型长短间隔布置带垫板的锚杆，能有效分散开挖表面的地应力到围岩内部不同位置，避免地应力集中；喷射聚炳烯纤维混凝土，能有效抑制开挖后围岩的初期大幅变形，同时一期柔性支护结构能与围岩一起做适度的变形释放一部分地应力；二期衬砌顶拱设置排水孔，能有效降低作用在顶拱结构外表面上的外水压力；无压洞室在外压荷载作用下，衬砌底板转角位置应力集中明显，在衬砌底板转角处设置1：1倒角以改善应力分布；设置预应力锚索，有效的提高了边墙稳定性。

综上所述，本实用新型具有能有效消除或减小地下洞室地应力、降低外水压力、改善结构应力分布、提高衬砌结构稳定性等优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的A-A剖面图；

图3是图1是B-B剖面图；

图中：预应力锚索1、带垫板锚杆2、混凝土喷层3、钢筋混凝土衬砌结构4、倒角结构5、排水孔6、洞室7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1～图3所示，本实用新型为一种提高洞室稳定性的结构，包括洞室7，设置在山体与洞室7之间的一期柔性支护结构和二期衬砌支护结构，所述一期柔性支护结构包括带垫板锚杆2和混凝土喷层3，所述二期衬砌支护结构包括钢筋混凝土衬砌结构4、设置在钢筋混凝土衬砌结构4上通过混凝土喷层3锚固于山体内部的预应力锚索1，在二期衬砌支护结构顶拱设置有排水孔6，所述钢筋混凝土衬砌结构4的底部设置有倒角结构5。

所述排水孔6深入基岩10cm左右，能有效降低作用在顶拱结构外表面上的外水压力。

所述带垫板锚杆2长度L为6m或9m，长短间隔布置，能有效分散开挖表面的地应力到围岩内部不同位置，避免地应力集中。

所述预应力锚索1设置间距约3m。

所述倒角结构5为1：1倒角，能有效的改善应力分布。

所述混凝土喷层3为聚炳烯纤维混凝土，能有效抑制开挖后围岩的初期大幅变形，同时一期柔性支护结构能与围岩一起做适度的变形释放一部分地应力。

在施工过程中，洞室开挖完成后进行一期柔性支护结构的设置即在开挖面长短间隔布置带垫板的锚杆（用钻机先打孔，再放锚杆，再注浆），并喷射聚炳烯纤维混凝土。二期衬砌支护结构在一期支护完成后即可进行。