[发明专利]高地应力条件下大型地下洞室围岩支护结构在审

专利信息
申请号: 201710775567.X 申请日: 2017-08-31
公开(公告)号: CN107313789A 公开(公告)日: 2017-11-03
发明(设计)人: 幸享林;周钟;廖成刚;张勇;彭薇薇 申请(专利权)人: 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
主分类号: E21D11/10 分类号: E21D11/10;E21D21/00
代理公司: 成都虹桥专利事务所(普通合伙)51124 代理人: 陈仁平
地址: 610072 四*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 高地 应力 条件下 大型 地下 围岩 支护 结构
【说明书】:

技术领域

发明涉及水利水电工程技术领域,尤其涉及一种高地应力条件下大型地下洞室围岩支护结构。

背景技术

随着西部水利工程、水电工程和交通工程的发展,将修建越来越多的地下工程。在西部特殊的地质和地形条件下,高地应力问题常常困扰着地下工程的设计和开挖支护施工,并可能影响到地下洞室围岩的长期稳定。高地应力、大跨度、复杂地下洞室群的围岩稳定控制是当前水电工程和地下工程研究的重点和难点。

高地应力的地下厂房洞室群,在施工期易发生较严重的洞室围岩变形破坏现象。如锦屏一级水电站,在施工过程中出现了围岩时效变形、边墙裂隙明显错动、岩体劈裂破坏等现象,同时洞周松弛区深度达一般工程的2~5倍、主洞室间塑性区连通、锚杆、锚索受力超限情况突出,严重威胁工程安全,并造成工期滞后和投资增加,给洞室围岩稳定性和施工期人员设备安全带来威胁,同时也令人担心其长期稳定性,国内部分专家甚至一度认为上述围岩变形破坏现象超出了现有岩石力学的理论认识和工程应用水平。

现有的围岩支护结构型式,主要有喷射混凝土、锚杆、锚索等支护方式。然而在围岩松弛破坏以后,其喷射混凝土、锚杆、锚索等支护效果并不明显。并且针对现有的围岩支护结构,其还存在如下缺点:

1、围岩表面的喷混凝土、锚杆,不能加固已经破碎的岩体(即破碎围岩区的岩体),而锚索也不能拉紧已经破碎的岩体,因此时破碎岩体部分的承载能力较差;因此现有的支护结构针对发生破碎后的岩体的加固效果不明显;进而容易出现在高地应力条件下的地下洞室围岩松弛破坏后,因其岩体破碎而导致围岩失去承载能力,此时仅靠喷混凝土、锚杆、锚索等支护方式难以确保洞室围岩稳定。

2、围岩岩体破碎后,其内部有裂隙,在空气中氧气和地下水的作用下,增加了岩体内部的风化卸荷。

3、围岩岩体破碎后,其内部有裂隙,在空气中氧气和地下水的作用下,对穿过破碎岩体内裂隙的锚杆、锚索等可能造成加速腐蚀作用,易进一步导致支护结构的失效。

发明内容

本发明解决的技术问题是:在围岩松弛破坏以后,其喷射混凝土、锚杆、锚索等支护效果并不明显;并且由于围岩岩体破碎后所产生的裂隙,还存在进一步增加岩体内部的风化卸荷和对锚索、锚杆的加速腐蚀的情况,不利于支护结构的稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:高地应力条件下大型地下洞室围岩支护结构,包括地下洞室,在地下洞室的围岩中具有破碎围岩区,在地下洞室的围岩内钻设有注浆孔,并且所述注浆孔的一端从地下洞室的围岩岩壁穿出,另一端深入破碎围岩区内;通过所述注浆孔向破碎围岩区内注入并形成灌浆体。

进一步的是:注浆孔上深入破碎围岩区的一端穿过破碎围岩区后深入至内部稳定岩体区内一定深度。

进一步的是:灌浆体为水泥砂浆固结而成。

进一步的是:所述注浆孔设置有多个,并且多个注浆孔在与破碎围岩区对应的围岩岩壁上间隔分布。

进一步的是:在地下洞室的围岩内还设置有预应力锚索,预应力锚索的一端锚固在围岩岩壁上,其另一端深入围岩内。

进一步的是:所述预应力锚索预留有10mm~20mm的变形量。

进一步的是:所述地下洞室包括相互平行设置的第一洞室和第二洞室,在第一洞室和第二洞室之间设置有预应力锚索,并且位于第一洞室和第二洞室之间的预应力锚索的两端分别锚固在第一洞室和第二洞室对应的围岩岩壁上。

本发明的有益效果是:本发明通过在破碎围岩区内设置注浆孔并通过注浆孔注浆后形成相应的灌浆体,可由灌浆体将破碎岩体进行有效地黏结、固化为一体,这样一方面可有效地增加破碎岩体的承载能力;另一方面还可避免围岩的破裂向深部进一步继续发展。另外通过灌浆体可有效地对破碎岩体内的裂隙进行填充,进而降低风化卸荷以及对锚索、锚杆等的加速腐蚀作用。因此,本发明所述的围岩支护结构,可有效地确保围岩的稳定性,进而降低施工安全隐患,尤其适用于已经出现围岩松弛破坏的情况。另外,对于设置有预应力锚索的情况下,还可进一步通过灌浆体与预应力锚索的组合支护方式进一步提高围岩整体的稳定性。

附图说明

图1为本发明所述的高地应力条件下大型地下洞室围岩支护结构的示意图;

图中标记为:地下洞室1、破碎围岩区2、注浆孔3、灌浆体4、预应力锚索5、第一洞室6、第二洞室7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

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