[发明专利]一种能观测隧道围岩位移的喷射混凝土

说明书

技术领域

本发明属于隧道围岩变形监控量测技术领域，具体涉及一种能观测隧道围岩位移的喷射混凝土，可用于新奥法施工的隧道工程。

背景技术

在隧道工程中，自新奥法技术问世以来，测量洞室开挖过程中围岩发生的位移量已逐渐受到重视。围岩位移监测信息应用在围岩变形破裂评价预测中，例如，预测围岩松动圈范围、岩爆和大变形，并且能优化隧道围岩二次支护的时间。

目前在工程实践中采集的围岩位移量信息通常是测点之间的相对位移量，测量信息多少受到测点数量的限制，难以从整体上反映出围岩位移情况。另外，隧道围岩常规位移监测一般需要测量设备，特别是场位移监测，除需要采用专用的位移计外，还具有埋设困难的缺点。因此，获得一种既能从整体上测量围岩位移、又能快捷方便地观测隧道围岩位移的方法，对提高现有隧道围岩变形监控量测水平具有重要作用。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种能观测隧道围岩位移的喷射混凝土，它既能作为普通的喷射混凝土用于隧道围岩加固，又能够在喷射混凝土加固结束后从整体上方便、快捷地观测隧道围岩位移。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它采用水泥、碎石、砂、速凝剂和四针量子点纤维溶液均匀混合制成，其质量配比如下：

水泥：80~150份，

碎石：200~350份，

砂：100~150份，

速凝剂：3~6份，

四针量子点纤维溶液：5~10份。

本发明的工作原理是：按照以上范围的质量配比，将水泥、碎石、砂搅拌均匀后，加入速凝剂以及四针量子点纤维溶液，配置成含有四针量子点纤维添加剂的混凝土，该混凝土喷涂于隧道围岩后会很快凝固。当隧道围岩因为卸荷及应力重分布产生位移，隧道围岩表面的喷射混凝土层也发生位移，从而喷射混凝土层表面各点的相对位移会使混合在其中的量子点纤维产生应变改变。

根据“Tetrapod Nanocrystals as Fluorescent Stress Probes of Electrospun Nanocomposites”，Shilpa N. Raja，Andrew C. K. Olson，Kari Thorkelsson， Nano Letters，2013, 13, 3915− 3922，（四针量子点多聚纳米复合纤维的荧光压力探测器，Shilpa N. Raja，Andrew C. K. Olson，Kari Thorkelsson，纳米快报，2013, 13期 第3915− 3922页）中记载了一种会发光的纳米复合纤维，这种纤维受到外力时会变形，四针量子点的荧光强度会随之改变。本发明的混凝土表面各点处的量子点纤维的荧光强度改变与喷射混凝土表面各点的相对位移，能通过实验标定，得出喷射混凝土表面各点处的量子点纤维的荧光强度改变与喷射混凝土表面各点的相对位移的关系式及曲线。

实验标定就是将本发明制作成标准试块并在单轴压缩仪上加载，在加载过程采用激发光源照射,并用光谱仪进行观测采集荧光强度，同时采用试块的裂纹宽度代表喷射混凝土表面各点的相对位移，测量出裂纹宽度变化的位移与荧光强度的对应关系。

观测隧道围岩位移时，采用一个激发光源照射喷射混凝土层的表面。对比在两个不同的时间点观察到的混凝土表面各点处荧光的强度变化情况，能测量隧道围岩的位移信息。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：该混合有量子点纤维的混凝土既可用于隧道围岩加固，又可在混凝土加固结束后从整体上方便、快捷地观测隧道围岩位移。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

本实施例的质量配比如下

水泥：10kg,

碎石：20kg,

砂：10kg,

速凝剂：0.4kg,

四针量子点纤维溶液：0.8kg,

经混合搅拌均匀后即得。

将该配比的混凝土制作成标准试块，尺寸为150×150×150mm³。将制成的标准试块在单轴压缩仪上进行加载，同时在加载时，采用激发光源照射并用光谱仪进行观测采集荧光强度，并测量出裂纹宽度变化。

采用该配比制成的混凝土标准试块在单轴加载过程中,试件的裂纹宽度变化和所采集到的荧光强度变化均较明显,表明该配比下的含量子点纤维的混凝土工作性能良好，且试件的裂纹发展明显,方便了裂纹宽度量测工作。

实施例2

本实施例的质量配比如下