[发明专利]一种水封洞库围岩主动承载体系的构筑方法有效

专利信息
申请号: 201710592164.1 申请日: 2017-07-19
公开(公告)号: CN107288656B 公开(公告)日: 2019-12-13
发明(设计)人: 段云岭;魏雪斐;冯金铭;彭振华;杨森;李俊彦 申请(专利权)人: 清华大学
主分类号: E21D11/10 分类号: E21D11/10;E21D11/38
代理公司: 11448 北京中强智尚知识产权代理有限公司 代理人: 王书彪;刘艳芬
地址: 100084*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 水封 洞库 围岩 主动 承载 体系 构筑 方法
【说明书】:

发明所示的一种水封洞库围岩主动承载体系的构筑方法,包括如下步骤:测掌子面前的岩体质量;当预测结果为相邻岩体的岩体质量类型差别在1.5类以上时,进行超前预注浆;对掌子面后洞壁上的岩体进行后加固,所述水封洞库围岩主动承载体系的构筑方法,在洞室开挖过程中,对掌子面之前的岩体情况进行超前预测,并进行预注浆处理,使岩体的压力保持均衡,有效消除掌子面前推过程中,洞壁围岩由于压力不均衡而造成的剪切,张拉,位移等破坏;对掌子面之后的岩体及时加固,进一步消除压力不均衡对洞室造成的不利影响,使水封储库的围岩因压力均衡而形成主动承载体系,增强洞室的稳固性和安全性。

技术领域

本发明涉及地下水封洞库技术领域,特别是涉及一种地下水封洞库围岩主动承载体系的构筑方法。

背景技术

地下水封储油洞库,就是在稳定的地下水位以下开挖岩洞,且洞壁不衬砌,利用洞库周围的地下水封堵岩体裂隙,实现封存油品的目的;围岩长期稳定是大型地下水封储库建设中面临的核心问题之一。大型地下水封储库具有大断面、大跨度洞室密集交错,无衬砌,开挖后无结构性回填,洞室内油气水共存,后期不具备维护条件等特点;国家标准工程岩体分级将岩体分为I~V类,可将第III类进一步细分为III1类和III2类,将IV类进一步细分为IV1类和IV2类;不同岩体质量类型的岩体对洞室开挖能够造成不同的剪切破坏、张拉破坏等影响,总体来说:

(1)岩体质量类型由I~V类依次变差,对洞室开挖过程造成的不利影响也对应增大。

(2)当岩体质量差于III1类时,密集洞室开挖后两相邻洞室间岩柱内竖向应力集中叠加,在洞壁附近引起径向拉应力增大,容易造成洞周岩体环向开裂、岩壁逐层剥落坍塌等现象,使得名义洞径逐步扩大,更进一步加重了应力叠加的程度,给洞室的长期安全稳定造成隐患。岩体质量差于IV1类,岩体本身已经难以自承载并会出现过大损伤区,已不宜采用现有断面形式。

(3)当断层破碎带穿过洞室断面时,如图1中所示,如果破碎带内的岩体质量与两侧岩体质量相差1.5类及以上时,断层破碎带在竖向高应力作用下,洞壁附近产生的径向挤出效应导致与其相邻的岩体1径向受拉破坏,引起岩体损伤或加重已有的损伤范围。现有技术采用传统的锁口锚杆2,对破碎带进行支护并不能从本质上改变破碎带岩体的质量,难以阻止破碎带挤出效应产生的径向破坏。而且锚杆穿过两侧岩体又会造成新的渗漏通道,影响地下水封储库的水封安全;

(4)洞室开挖过程中,约占90%的位移发生在掌子面前(未开挖)10m和掌子面后(已开挖)20m范围内。

对于以上洞室开挖过程中出现的问题,传统的设计与施工方法仍然采用锚杆加挂网喷浆的方式进行支护,现有的喷锚支护系统采用系统锚杆把围岩破碎区域的岩体挂在内部岩体上,并且通过随机锚杆和锁口锚杆对破碎带进行加固,系统锚杆长度通常为6m,随机锚杆和锁口锚杆则更长。但是通过上述分析,锚杆锚在高应力区的长期效果有待观测,且锚杆支护时机通常为距掌子面50m之后,此时90%的围岩变形已经完成,损伤区已经形成,对围岩的长期稳定不利。并且对于大型地下水封储库需要保水施工的要求,布置系统锚杆又会对新鲜岩体产生破坏,造成新的渗漏点。

发明内容

为了解决上述技术问题,本发明针对大型地下水封储库的特点,提出一套围岩主动承载体系的构筑方法,以保证大型地下水封储库围岩长期稳定。本发明提出一种水封洞库围岩主动承载体系的构筑方法,包括如下步骤:

预测掌子面前的岩体质量;

当预测结果为相邻岩体的岩体质量类型差别在1.5类以上时,进行超前预注浆;特别是预测结果中,相邻岩体之间进行比较,对其中岩体质量较差的岩体所在区域进行预注浆;

对掌子面后洞壁上的岩体进行后加固。

进一步地,所述预测掌子面前的岩体质量包括:

预测掌子面前10~20m范围内的岩体质量;

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