[发明专利]利用材料峰后性能的大行程板型阻尼器

说明书

技术领域

本发明涉及隧道工程领域，具体涉及一种利用材料峰后性能的大行程板型阻尼器。

背景技术

我国正处于隧道工程建设高速发展时期，在交通、矿山、水利等领域大量涉及围岩稳定性问题。在隧道结构穿越软弱、破碎围岩地层时常遇到大变形问题，表现为隧道围岩持续变形量大，初期支护混凝土剥裂、掉块、压碎，钢架扭曲，导致施工难度大、施工进度缓慢、病害治理困难、施工风险增高、施工成本激增。

在遇到大变形病害时，现有应对方法多为在结构破坏处打设锚杆、背后注浆、施做套拱、拆换初期支护等，在未施工处加强支护参数，如打设锚杆(索)、小导管注浆、增加喷混凝土厚度等，但实践表明，单纯的增加支护参数并不能有效治理大变形问题，如木寨岭隧道、新城子隧道等，其施工期间多次加强支护参数、改变二衬施做时机、多次反复拆换初期支护后依旧未解决大变形问题。究其原因，隧道支护结构受到的为围岩变形带来的形变压力，单纯的依靠支护阻力来硬抗围岩带来的形变压力是不可行的，上述在施工中反复拆换发生严重变形破坏的初期支护的行为，其本质就是在初期支护约束下的逐步变形释放围岩形变压力的过程，直至围岩压力释放完毕，洞室才能趋于稳定。

现今，“抗放结合”支护结构有恒阻大变形锚杆(索)和可伸缩钢架。恒阻大变形锚杆(索)可在提供恒定工作阻力的情况下进行大幅度变形的锚杆(索)，可称之为“恒阻器”，现已应用于多处矿山巷道中，其运用方法为在巷道周边打设恒阻大变形锚杆(索)系统，锚杆(索)可在提供120-130kN的工作阻力下持续发生300mm-1000mm的变形量，通过锚杆(索)系统对巷道进行支护。可伸缩钢架采用U型钢和可滑动接头，钢架可在提供一定支护阻力下，沿环向压缩变形。

恒组大变形锚杆(索)和可伸缩钢架主要用于矿山巷道中，不适用于隧道工程，因其为独立的工作体系，而隧道中开挖后施做初期支护是需要喷射混凝土的，混凝土结构的可变性能力是有限的，一旦初期支护形成封闭的混凝土结构，恒组大变形锚杆(索)和可伸缩钢架就失去了其设置的意义。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种利用材料峰后性能的大行程板型阻尼器，对隧道起到支撑作用的同时，还可以提供一定范围内的形变，实现隧道的压力释放，具体技术方案如下：

一种利用材料峰后性能的大行程板型阻尼器，包括第一连接板、第二连接板和板型阻尼件，所述第一连接板和所述第二连接板面对面平行设置，所述板型阻尼件位于所述第一连接板和所述第二连接板之间，所述板型阻尼件分别和所述第一连接板和所述第二连接板固定连接；

所述板型阻尼件在所述第一连接板和所述第二连接板的平面法线方向上受压时发生压缩形变。

效果，连接板将板型阻尼件夹持在中间，当第一连接板和第二连接板受到挤压力时，板型阻尼件也受到挤压，板型阻尼件发生形变，形变主要分4个阶段，第1阶段为板型阻尼件的弹性变形阶段，压力随变形线性增加，第2阶段为板型阻尼件的屈服下降变形阶段，压力随变形下降，第3阶段为板型阻尼件的屈服残余变形阶段，压力随变形恒定，第4阶段为板型阻尼件的压实变形阶段，压力随变形增加，其中第3阶段是利用材料峰后性能的大行程板型阻尼器变形的主体，阻尼器在恒定的压力下持续大变形，板型阻尼件形变带动整体支护结构产生收缩变形，从而实现控制隧道结构内力、释放围岩压力，增加整体结构的安全系数。

阻尼器利用材料强度峰后性能，可在提供一定阻力的情况下，允许较大压缩位移；阻尼器的峰值阻力、峰后阻力和最大行程可调节；阻尼器的变形方向可控制，在大行程工作时，变形后的阻尼器不侵入隧道净空；阻尼器可以通过螺栓孔与连接筋与多种形式的隧道支护结构及其多种部位处组合；隧道初期支护结构除了正截面偏心受压，还受沿径向的剪切力，阻尼器有足够的抗剪切能力；阻尼器可以通过连接板相连在隧道纵向组成通长的梁；标定阻尼器“荷载-位移”曲线后，可根据阻尼器的位移量测定结构内力或围岩压力；阻尼器可用喷射或浇筑混凝土锁死以实现临时增阻的功能。

并列技术方案一的限定，所述板型阻尼件为矩形阻尼板，所述矩形阻尼板的一对边分别固定在所述第一连接板和所述第二连接板的板面上。

并列技术方案一的进一步限定，所述板型阻尼件包括垂直板和倾斜板，所述垂直板垂直于所述第一连接板和第二连接板的板面，所述倾斜板和所述垂直板成夹角，所述倾斜板穿插在各个所述垂直板形成的间隔之中。

阻尼器若全部采用平行的竖版，在受压时沿纵向不稳定，易倾斜，倾斜板可增加阻尼器的纵向稳定性，保证阻尼器变形时不沿纵向倾斜。