[实用新型]主动控制岩爆风险的钻爆法施工隧洞结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种主动控制岩爆风险的钻爆法施工隧洞结构。适用于具有岩爆风险的水工隧洞、交通隧道等相关领域。

背景技术

岩爆问题是深埋硬岩隧洞工程建设期不可回避的现实问题，如何在隧洞开挖过程中降低岩爆对工程建设的影响，减小岩爆对工程的危害，实现对岩爆风险的有效控制，保证施工安全和工程的顺利推进，是目前所用遇到岩爆问题的深埋工程所必须考虑和面对的。

为了实现岩爆的防治与控制，现有技术手段主要针对两个方面：一是降低围岩中能量集中水平，降低岩爆风险，二是提高围岩在岩爆条件下的自稳能力，提高围岩的抗冲击能力。把上述的思路转化为工程措施时即成为岩爆防治与控制方法。

为达到上述两个目的，岩爆风险的控制方法可以分为主动措施和被动措施。主动措施主要是降低岩爆的风险，利用具体的方法对存在岩爆风险的局部部位进行处理，扰动局部岩体的受力状态，而被动控制措施主要指加固支护，其作用是提高围岩对岩爆的抵抗能力。其中主动控制措施性价比较高，但技术难度较大，并且需要对问题有足够的认识。被动控制措施则相对简单，但花费较大。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种施工方便、开挖费用较低的主动控制岩爆风险的钻爆法施工隧洞结构，以降低应力集中程度和岩爆风险。

本实用新型所采用的技术方案是：一种主动控制岩爆风险的钻爆法施工隧洞结构，该隧洞直径为D，隧洞掌子面前方D/2范围内产生蜗壳状应力集中区，应力集中区与掌子面之间形成应力缓冲区，其特征在于：所述掌子面设为蜗壳状，中心部位向应力缓冲区凹进，从中心到周边平顺过渡。

掌子面中心部位与周边的进尺差控制在2～3m。

所述隧洞的开挖进尺控制在1.5～2.0m的深度范围内。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过对掌子面形状的修正，达到降低应力集中程度和岩爆风险的目的。本实用新型技术门槛较低，方便施工，仅需要控制开挖进尺和开挖断面形状即可，较其它岩爆风险的主动控制措施更加便于现场施工人员掌握。同时，本实用新型充分利用掌子面前方的应力缓冲区，既降低了工程开挖费用，有缩短了施工时间消耗，保证了工程在岩爆区域也能够安全快速掘进。

附图说明

图1隧洞掌子面前方应力集中区分布图。

图2隧洞掌子面前方应力缓冲区分布图。

图3为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

根据对隧洞开挖应力响应的应力分析，深埋隧洞1在掘进过程中在掌子面2前方D/2(D为隧洞直径)范围内会产生应力集中区3(图1)，空间形态为一涡壳状区域，产生的岩爆震源发出的动力波对隧洞掌子面产生扰动破坏。

在应力集中区3和掌子面2之间由于开挖卸荷的影响，岩体屈服不具备高能力储备能量，因此会形成应力缓冲区4(图2)，该缓冲区的存在既有利于应力释放，又由于围岩松弛有利于施工开挖，应充分加以利用。

如图3所示，本实施例根据掌子面2前方的应力集中区3形状，将掌子面2形态也修正为涡壳状，中心部位向应力缓冲区4凹进，与周边的进尺差以方便施工为宜，从控制岩爆的角度看可以控制在2m左右，也可以略大一些，原则上不超过3m。从中央到周边平顺过渡，形成总体上的扁平的空间弧形壳。

在修正掌子面2形态以后，隧洞1开挖进尺也需随之调整，具体要求把开挖进尺控制在1.5～2.0m的深度范围内，即保持弧形掌子面2以较小的进尺向前推进。减小开挖进尺具有两个方面的重要作用，一是使得被开挖岩体内应力水平相对不高，即开挖限制在屈服区相对较低的应力水平下进行，控制开挖能量释放率的大小和对围岩的扰动程度，达到主动控制岩爆的效果；二是保证支护工作的及时性，小进尺掘进缩短了出渣的时间消耗，使得喷护和锚固施工可以在数小时内完成，利用爆破后岩爆往往滞后发生的特点完成支护，以发挥支护的作用。