[发明专利]一种高地应力互层隧道控制大变形联合支护结构

说明书

本发明提供一种高地应力互层隧道控制大变形联合支护结构，解决了现有的隧道支护结构在使用过程中存在的问题。包括衬砌和围岩，多个所述衬砌环形排列，且每个所述衬砌均通过多个锚杆固定在围岩上，多个所述衬砌的外侧面上安装有压缩层，多个所述衬砌与围岩之间安装有与围岩的内侧接触的一级支护结构，所述一级支护结构的内侧连接有与压缩层的外侧面接触的二级支护结构。本发明可通过一级支护结构和二级支护结构的收缩对衬砌进行柔性支护，当围岩变形量达到一定量后，一级支护结构和二级支护结构将会形成一个整体，从而对衬砌进行刚性防护。

技术领域

本发明涉及隧道支护技术领域，具体是一种高地应力互层隧道控制大变形联合支护结构。

背景技术

隧道工程围岩的变形破坏主要有岩爆、坍塌和大变形，其中隧道大变形是指隧道开挖完成后，受到各种地质因素(高地应力、地下水或自身膨胀性能)的综合作用围岩发生变形、失稳破坏，其自承能力丧失或部分丧失，具有强烈的累进性和时效性，是一类容易造成施工困难、毁坏施工设备、增加建设成本的地质灾害，隧道实际开挖过程中产生的变形受到开挖施工步的空间效应影响；

隧道大变形支护主要有两种，柔性结构支护和刚性结构支护，其中刚性结构支护主要有大刚度支护和衬砌结构、大范围围岩加固法两种。传统的做法是增加支护结构的强度和刚度，但大变形地段的围岩具有初期来压快、变形量大的特点，不加以控制会发生坍塌，而刚性支护不能适应大变形将很快被压坏，若支护刚度大于围岩刚度，则围岩膨胀性能不能转化为变形能释放而施加在支护上，容易形成过载破坏；若支护刚度小于围岩刚度，则围岩产生的过量变形得不到限制，将其承担的荷载传递给支护体，也会容易形成过载破坏，因此，如何设计一种“刚柔联合”、可多级让压、并保证其受力更加合理的锚杆-钢架联合支护结构极为重要。

因此，本发明提供一种高地应力互层隧道控制大变形联合支护结构来解决上述问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种高地应力互层隧道控制大变形联合支护结构，有效的解决了现有的隧道支护结构在使用过程中存在的问题。

一种高地应力互层隧道控制大变形联合支护结构，包括衬砌和围岩，多个所述衬砌环形排列，且每个所述衬砌均通过多个锚杆固定在围岩上，多个所述衬砌的外侧面上安装有压缩层，多个所述衬砌与围岩之间安装有与围岩的内侧接触的一级支护结构，所述一级支护结构的内侧连接有与压缩层的外侧面接触的二级支护结构；

所述一级支护结构，包括多个分别位于每个衬砌外侧且横切面呈弧形的支护钢架，每个所述支护钢架上均贯穿有多个供锚杆穿过的钢架长孔，每个所述支护钢架的两端均开有呈弧形的缓冲孔，每两个所述支护钢架相互靠近一端的两个缓冲孔之间滑动连接有缓冲弧板，每个所述缓冲孔的内部均安装有缓冲弹簧；

所述二级支护结构，包括多个分别位于每个衬砌外侧且横切面呈弧形的支护板，每个所述支护板上均贯穿有多个供锚杆穿过的支护长孔，每个所述支护板的右端均开有收缩弧槽，每个所述支护板的左端均固定连接有滑动于相邻的收缩弧槽内的收缩弧板，每个所述收缩弧槽内均固定安装有收缩弹簧；

每个所述支护钢架的内侧与对应的支护板的外侧之间均连接有多个伸缩杆，每个所述伸缩杆内均安装有伸缩弹簧，每个所述锚杆上均套设有位于支护钢架与支护板之间的锚杆弹簧，每个所述支护钢架与对应的支护板之间均连接有让压装置。

优选的，每个所述让压装置，均包括每个所述支护板的右端外侧面上开设的弧形滑槽，每个所述弧形滑槽内均滑动安装有弧形滑板，每个所述弧形滑板分别铰接有让压推杆，每个所述让压推杆的另一端分别铰接于对应的支护钢架的内侧中部，每个所述支护板右端的外侧面与收缩弧槽之间贯穿有齿轮槽，每个所述齿轮槽内均转动安装有让压齿轮，每个所述收缩弧板的外侧面上均固定连接有让压齿条，每个所述弧形滑板均固定连接有与让压齿轮啮合的弧形齿条。