[实用新型]一种地下洞室围岩时效破裂原位观测结构

说明书

本实用新型提供了一种地下洞室围岩时效破裂原位观测结构，设置有针对开挖断面轮廓线应力集中区的观测孔，观测孔微倾布置；所述观测孔为从前期布置的辅助洞室至开挖断面轮廓线的应力集中区的预先钻孔，所述观测孔的孔底部距离开挖断面轮廓线有一定的距离；或者，所述观测孔为利用已开挖的洞室部分向未开挖的洞室部分钻至开挖断面轮廓线并穿过应力集中区的钻孔。本实用新型能够全程监测围岩破裂演化过程，同时利用洞室自身布置条件，动态增加观测孔，保证了监测的全面性和及时性。

技术领域

本实用新型涉及地下工程领域，尤其是深埋地下工程。

背景介绍

岩石破裂损伤主要是研究岩石应力-应变状态及其裂纹的演化规律，是岩石力学领域中一项重要内容， 脆性岩石的基本力学特性与其内部裂纹状态紧密相连，并且在应力的持续作用下，表现出随时间不断扩展的特点。以片帮破坏为例，完整性较好的围岩开挖后一般数小时至数天内可以出现浅层片帮，在随后的数周甚至数月内片帮深度不断发展，最终趋于稳定。以加拿大URL的花岗岩试验洞为例，刚开挖仅可以观察到薄纸一样的片帮，1个月后片帮不断发展形成深度为0.3m的“V”字形凹坑，5个月后片帮深度最终稳定至0.5m，此现象即为时效破裂，当应力达到一定临界值而表现出的破裂随时间不断扩展，导致强度随时间的延长而弱化的行为。与破裂随时间扩展一致地，更深一些的围岩损伤程度和发育深度也可以随时间不断扩展，同一钻孔不同时间进行的声波测试结果显示，随时间推移，钻孔低波速带深度增大，锚杆受力也表现出随时间增长的趋势。而这种力学行为最终将导致锚杆可能承受过高的荷载，出现大面积锚杆应力超限、破坏深度的不断扩展影响浅部围压的完整性进而影响其承载力。

由此可见，时效破裂的存在将影响地下洞室的稳定性，并且还有可能不断恶化，直接影响到工程的长期安全性，有必要开展对时效破裂的有效观测。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种地下洞室围岩时效破裂原位观测结构，能够全程监测围岩破裂演化过程，保证了监测的全面性和及时性。为此，本实用新型采用以下技术方案：

一种地下洞室围岩时效破裂原位观测结构，其特征在于它设置有针对开挖断面轮廓线应力集中区的观测孔，观测孔微倾布置；

所述观测孔为从前期布置的辅助洞室至开挖断面轮廓线的应力集中区的预先钻孔，所述观测孔的孔底部距离开挖断面轮廓线有一定的距离；或者，所述观测孔为利用已开挖的洞室部分向未开挖的洞室部分钻至开挖断面轮廓线并穿过应力集中区的钻孔。

进一步地，当所述观测孔为预先钻孔时，孔底部距离开挖轮廓线的距离为0.5~1m。

进一步地，所述观测孔的倾斜角度为15~30°。

进一步地，观测孔的大小与满足钻孔摄像装置和声波检测装置同时通过的条件适配。

进一步地，观测孔的洞径为110mm。

本实用新型提供了一种大型地下洞室围岩时效破裂原位观测结构，能够全程监测围岩破裂演化过程，同时利用洞室自身布置条件，动态增加观测孔，保证了监测的全面性和及时性。

附图说明

图1为本实用新型一种实施方式的示意图。

图2为本实用新型另一种实施方式的示意图。

图3为本实用新型第三种实施方式的示意图。

具体实施方式

实施例1，参照图1。

本实用新型提供的地下洞室围岩时效破裂原位观测结构设置有针对开挖断面轮廓线应力集中区101的观测孔1。观测孔1布置采用预埋的方式。