[实用新型]一种新型地下坑道局部隔震结构

说明书

本实用新型涉及一种新型地下坑道局部隔震结构，属于结构抗震技术领域。本实用新型包括了在围岩与衬砌之间沿衬砌结构纵深方向设置的泡沫混凝土隔震层。针对地下坑道的不同部位，特别是包括坑道变截面处、岔口处和拐角处等应力集中部位的衬砌与围岩之间，沿衬砌纵深方向的一定范围内灌注隔震层。在所述的坑道变截面处灌注长度为8m~12m，厚度为衬砌厚度2~3倍的泡沫混凝土隔震层；在所述的岔口处和拐角处灌注长度为5m~10m，厚度为衬砌厚度1~3倍的泡沫混凝土隔震层。本实用新型能够起到隔离、消耗震动能量的作用，并且结构形式简单，施工方便，在充分保证隔震效果的良好前提下，节省造价。

技术领域

本实用新型涉及一种新型地下坑道局部隔震结构，属于结构抗震技术领域。

背景技术

随着地下空间开发利用规模不断地扩大，大量地下铁路、隧道等地下工程相继兴建，同时，出于国防安全的考虑，我国的地下坑道以及人防工程也在不断的修建。由于地下坑道工程的设计、施工都需要由专门人才进行实施，而且地下坑道工程的施工也属于隐蔽工程，所以大家对地下工程的了解和认识相对较少，尤其是在抗震技术领域。同时由于坑道结构受到周围围岩的约束，在经受地震荷载时，其与周围围岩的相对运动较小，导致以往工程界对其抗震设计未加以重视。但是，在近些年历次大地震中的震害调查表明：地下结构在地震中虽具有较好的抗震能力,但并不意味着绝对安全,其仍会受到严重破坏。另外，半个世纪以来我国修建的大批防护工程，战时受到核武器和常规武器爆炸荷载的威胁，当震动加速度超过容许值时，其内部的人员和仪器设备将遭到伤亡或损坏。

近年来，地下工程也开始采用了一些传统的抗震手段，例如通过增加结构的强度、刚度来抵抗震动作用。但经过有限元分析及现场震害调查发现，传统的这些抗震手段并未最大限度地减小结构震害的发生，特别是在坑道变截面处、岔口处和拐角处等应力集中部位，震害现象仍较明显。所以，地下工程的抗震技术亟需进一步的改进和完善。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是克服上述现有抗震技术的不足，提供了一种新型地下坑道局部隔震结构，而隔震技术从减小、隔离震动作用人手,以独特的思路变“抗”为“隔”，是减轻结构震灾的一种直接而有效的办法。

本实用新型的技术方案是：一种新型地下坑道局部隔震结构，包括了在围岩与衬砌之间沿衬砌结构纵深方向设置的泡沫混凝土隔震层，结合结构本身的形式来操作实施。对地震作用的破坏机理进行分析，得出结构一般在应力集中部位首先发生破坏，然后引起结构整体性地破坏。本新型专利，充分考虑了这一因素，在坑道变截面处、岔口处和拐角处等应力集中部位设置泡沫混凝土隔震层。根据地下坑道设计进行开挖，在所述的坑道变截面处灌注厚度为衬砌厚度的2~3倍，长度为8m~12m的泡沫混凝土隔震层；在所述的岔口处和拐角处灌注厚度为衬砌厚度的1~3倍，长度为5m~10m的泡沫混凝土隔震层，使结构整体在震后，仍能保证正常使用的目的，并且充分保证在隔震效果良好的前提下，节省造价。

泡沫混凝土隔震层沿衬砌纵深方向布置，震动传递能量给泡沫混凝土隔震层使其产生变形，吸收并消耗围岩释放的位移能量，使得传递给地下结构的位移能量减小，保证结构的安全与稳定。

在发生地震作用或爆破作用后，当泡沫混凝土隔震层未达到极限刚度，泡沫混凝土隔震层仍然能够继续消耗下一次地震作用的能量，结构可以继续安全使用；当泡沫混凝土隔震层达到极限刚度，压缩至极限程度，此时的地下结构和未设计泡沫混凝土隔震层的普通结构一样，仍能正常使用，只是在下次地震作用时，泡沫混凝土隔震层仅作为传力构件，不再消耗能量。

本实用新型的有益效果是：通过在坑道衬砌结构纵深方向增设局部隔震层有效地避免在地震或爆炸荷载作用下，相位衍生应力及强制变位对结构的影响，减小结构的响应，提高了结构的抗震能力，同时不损害结构本身在正常使用阶段中承受静力荷载的能力。该结构形式简单，施工方便，充分保证在隔震效果良好的前提下，节省造价。同时，局部隔震层选用泡沫混凝土，而且泡沫混凝土所需原料为水泥和发泡剂，发泡剂大都接近中性，不含苯、甲醛等有害物质，避免了环境污染和消防隐患，具有很好的环保性能。