[发明专利]贯穿大埋深地下洞室的层间错动带防滑抗剪治理结构及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种贯穿大埋深地下洞室的层间错动带防滑抗剪治理结构及施工方法。适用于地下工程围岩安全稳定技术领域。

背景技术

层间错动带是一种指硬-软-硬相间的岩层在地质构造作用下发生剪切错动，是在历史的区域性构造运动中顺着层状岩体中的若干彼此平行的弱层在收到剪切作用后留下的一组间距不等、厚薄不一的岩土体结构。实际工程中发现，由于层间错动带泥化软弱层较低的力学强度和历史上的剪切错动，地下工程修建时的开挖扰动很可能导致硬-软-硬错动带复合体再次发生错动滑移，因此层间错动带的存在往往对地下工程起着决定性的作用，其存在可能诱发大型地下工程边墙的开裂，或上下盘岩体沿着层间错动带产生剪切破坏、滑移，或导致顶拱变形不收敛甚至造成塌落等破坏。

据不完全统计，我国已建和再建的大型水电工程中，有30余个地下洞室群均因层间错动带的存在而影响工程设计，或改变洞室群尺寸、或改变洞室群布置方式，或因层间错动带的治理不到位导致地下洞室群渗漏水问题频发，因此若贯穿地下洞室的层间错动带治理不到位，在工程建设和运营阶段，地下工程失稳破坏的风险将大大增加。

由于目前地下工程施工时常用的支护方法，如锚杆、锚索支护、挂网喷混凝土等方法只能对地下工程表面和一定深度范围内的岩体进行加固，而且其所提供的支护作用往往远小于层间错动带上下盘岩体因自重及地应力作用下所产生的剪切力，另外层间多动带通常具有复杂的地质结构，因此在面临有层间错动带贯穿的地下洞室的工程时，现有的地下工程技术尚无法有效地保证地下工程围岩因开挖扰动、卸荷等原因导致的沿层间错动带的剪切破坏、滑移错位的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种贯穿大埋深地下洞室的层间错动带防滑抗剪治理结构及施工方法，以解决地下洞室因层间错动带剪切破坏、滑移错位的问题，提高地下工程安全稳定性。

本发明所采用的技术方案是：一种贯穿大埋深地下洞室的层间错动带防滑抗剪治理结构，其特征在于：在地下洞室的两侧均置换洞，该置换洞的轴线位于层间错动带上，且置换洞的轴线和地下洞室的轴线平行，置换洞的坡度和层间错动带沿地下洞室纵轴线方向的坡度相同，层间错动带出露于置换洞边墙的中部；

所述置换洞具有直墙圆拱形的置换洞洞室，置换洞洞室内浇筑有的一期钢筋混凝土衬砌，一期钢筋混凝土衬砌内形成与置换洞洞室同轴的、直墙圆拱形的二期施工隧洞；所述二期施工隧洞内回填混凝土形成二期混凝土封堵块。

所述置换洞洞室的宽度B_z；

B_z＝(τF_s－f)B/(2τ_c)

f＝(cos²βσ_xx+sin²βσ_yy+2sinβcosβτ_xy)tanφ+C

τ＝sinβcosβ(σ_yy－σ_xx)+(cos²β－sin²β)τ_xy；

其中：B为地下洞室的宽度；τ_c为置换洞内混凝土的平均抗剪强度；β为层间错动带在垂直于地下洞室的轴线平面上的视倾角；C为层间错动带的粘聚力；φ为层间错动带的内摩擦角；[σ_xx、σ_yy、τ_xy]为地下洞室岩体的应力张量；F_s为地下洞室岩体的抗滑安全系数。

所述置换洞的轴线与地下洞室临近侧边墙的距离为1倍地下洞室宽度；所述置换洞的高度大于等于两倍的所述层间错动带高度。

所述置换洞的长度超出地下洞室1倍的地下洞室宽度，且置换洞两端均超出地下洞室0.5倍的地下洞室宽度。

所述一期钢筋混凝土衬砌内预埋若干从二期施工隧洞贯穿一期钢筋混凝土衬砌深入置换洞洞室周围岩体的灌浆管；所述二期施工隧洞的拱顶处设置排气管，该二期施工隧洞的两侧拱肩处设置有两排灌浆盒。

所述排气管采用钢管，钢管设置一定间距的排气孔，并将排气孔采用牛皮纸绑扎保护；所述灌浆盒水平间隔布置，该灌浆盒采用橡胶套为保护材料。

沿所述置换洞洞室轴向具有若干灌浆断面，每个灌浆断面沿置换洞洞室环向均匀布置有十个所述灌浆管，其中位于置换洞洞室拱顶位置的灌浆管为顶拱回填灌浆管，位于置换洞洞室边墙和底板位置的灌浆管为围岩固结灌浆管。