[发明专利]一种巷道或隧道围岩屏蔽防护结构及方法

说明书

本发明公开了一种巷道或隧道围岩屏蔽防护结构及方法。在地压作用下，巷道或隧道掘进成型后形成裸露围岩，本发明提供了一种多层组合的屏蔽防护结构和方法，通过喷射陶瓷基屏蔽材料构建特质屏蔽层，灌注细竹混凝土构建细竹混凝土层，设置吸能控制器构建吸能控制层和架设钢管支架构建的型支架，多层防护结构共同组建成的一种巷道或隧道围岩屏蔽防护结构，对裸露巷道或隧道围岩有很好的支撑保护作用，能有效屏蔽冲击应力波的破坏，对冲击能量具有显著韧性吸能作用，吸能控制器和型支架，能进一步吸收剩余能，避免巷道或隧道被冲击破坏，能有效保护巷道或隧道安全。

技术领域

本发明属于矿上防护技术领域，具体涉及一种巷道或隧道围岩屏蔽防护结构及方法。

背景技术

随着我国经济建设的高速发展，交通基础设施投入不断加大，特别是高速公路、高速铁路进入山区后，隧道工程大量修建。而我国又是处于多地震的国家，而隧道大部分沿河、傍山布线，沿线往往存在围岩破碎、地形偏压等不利工况，甚至存在滑坡的可能。尤其是在上覆围岩受开挖震动、以及一些应力波的影响后极易造成滑坡、坍塌等地质灾害的发生，从而导致隧道开挖掘进困难，影响隧道正常施工和运营，威胁人民生命财产安全。如何利用较为有效的防护结构确保隧道施工运营安全，是浅埋偏压隧道围岩破碎段施工经常面临的问题。

现有的浅埋偏压隧道围岩破碎段施工中的防护措施主要有：增加衬砌厚度、增设锚杆与管棚、加大钢拱架刚度来减小开挖过程中衬砌的变形和洞体的滑移；在浅埋侧增设重力式挡墙或者在浅埋侧回填反压土，通过重力式挡墙或反压土体平衡部分偏压力。这些方法虽然工艺简单，但对于破碎松散岩土体的支护强度偏低，未涉及对隧道周边岩土体的补强加固，没有从根本上加固不稳定山体，只是增加了隧道结构本身的刚度或局部加固了山体来抵抗偏压力，难以满足偏压、围岩破碎等极不利工况下的浅埋隧道施工运营要求。

发明内容

本发明公开了一种巷道或隧道围岩屏蔽防护结构及方法，以解决上述现有技术以及其他潜在问题中任一问题。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

一种巷道或隧道围岩屏蔽防护结构，所述防护结构位于围岩与巷道或围岩与隧道之间，其特征在于，该屏蔽防护结构自围岩向巷道或隧道方向依此包括陶瓷基屏蔽层、细竹混凝土层、吸能控制层及由型支架层；

所述陶瓷基屏蔽层，是由陶瓷基屏蔽材料构成，用于屏蔽和分散应力波冲击；

所述细竹混凝土层，对所述陶瓷基屏蔽层起着支撑保护作用，并利用韧性吸能特点进一步吸收地压冲击波产生的冲击能；

所述吸能控制层，是由吸能控制器构成，用于所述陶瓷基屏蔽层和细竹混凝土层分散吸收冲击能后，进一步吸收剩余能量；

所述支架层，位于巷道或隧道内用于支撑围岩、陶瓷基屏蔽层、细竹混凝土层和吸能控制层，是维持巷道或隧道空间的骨架。

优选的，所述陶瓷基屏蔽层是由陶瓷基屏蔽材料喷射到围岩上固化形成，所述陶瓷基屏蔽材料是一种陶瓷基复合材料。

优选的，所述陶瓷基屏蔽材料包括下述重量份的组分：碳化硅8-10份、石墨3-6份、钛粉2-3份、铝粉4-5份、钢渣40-50份、粉煤灰30-35份、碳酸钙1-2份和甲基纤维素2-3份。

优选的，所述细竹混凝土层是一种细竹编织主筋混凝土结构，包含主筋结构和混凝土层。

优选的，所述吸能控制层是由厚度与直径比小于2、外壁肋纹、内含孔隙的多孔钢筒构成的吸能控制器组成。

优选的，所述支架层由纵向主支架和横向侧支架组成。

优选的，所述主筋由多层细竹编织构成，所述细竹编织主筋是由细竹编织成的格栅状细竹主筋，分为横向细竹层和纵向细竹层。