CN115977701B - 一种隧道支护结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道支护结构，包括隧道壁和拱圈，所述拱圈内设有支护结构，所述支护结构的底部设有横梁，所述横梁横穿固定在所述隧道壁内上部，所述横梁的底部靠近所述隧道壁内壁处设有若干个支撑机构，其中，所述支护结构包括圆顶形框架和对称设置的三角形弯曲块一、三角形弯曲块二以及支撑柱一、支撑柱二和支撑轴。有益效果：避免受到外界因素下造成隧道的塌陷问题，提高了拱圈的稳定性以及安全性。

Description

一种隧道支护结构

技术领域

本发明涉及隧道支护技术领域，具体来说，涉及一种隧道支护结构。

背景技术

传统的“强支硬顶”支护理念，是通过不断增加初期支护结构的厚度和刚度来增加支护抗力，减小围岩变形，进而保证初期支护结构的稳定性。

然而，当遇到软岩大变形隧道或者滞后岩爆隧道时，围岩的形变压力或者岩块炸飞的冲击力将远远超过初期支护结构的支护抗力。当软岩大变形隧道的围岩形变压力大于初期支护结构的峰值强度时，初期支护结构就会发生屈服、压溃，甚至整体溃塌，进而导致严重的安全事故和经济损失。同样的，当滞后岩爆隧道发生岩爆时，飞溅岩块的强大冲击力也会造成初期支护结构的局部损坏、甚至人员伤亡，因此现亟需一种支撑稳定性强的隧道支护结构来增加隧道的稳定性。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种隧道支护结构，来解决上述中的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种隧道支护结构，包括隧道壁和拱圈，所述拱圈内设有支护结构，所述支护结构的底部设有横梁，所述横梁横穿固定在所述隧道壁内上部，所述横梁的底部靠近所述隧道壁内壁处设有若干个支撑机构，其中，所述支护结构包括圆顶形框架和对称设置的三角形弯曲块一、三角形弯曲块二以及支撑柱一、支撑柱二、支撑轴、固定块以及平衡杆，所述圆顶形框架固定在所述拱圈内顶部处，所述圆顶形框架内底部相对的四个端部均设有所述支撑轴，所述支撑轴远离所述圆顶形框架的一端均分别设有所述三角形弯曲块一和所述三角形弯曲块二，所述三角形弯曲块一以及所述三角形弯曲块二的底部均分别设有所述支撑柱一和所述支撑柱二，所述圆顶形框架内顶部中心处设有固定块，所述固定块的底部设有平衡杆，所述圆顶形框架侧边设有若干个碳十六连接件，所述支撑机构包括支撑底板，所述支撑底板的顶部两侧的两端均设有支板二，对应一侧两端的支板二之间均穿插设有轴杆一，所述轴杆一的两端均分别设有支撑杆五和支撑杆三，所述支撑杆五远离所述支板二的一端均设有支撑杆七，所述支撑杆七远离所述支撑杆五的一端均设有支撑杆一，所述支撑杆一的一端均设有支撑杆八，所述支撑杆八远离所述支撑杆一的一端活动连接在所述支撑杆三的四分之一端上，所述支撑杆三远离所述支板二的一端均设有支撑杆二，所述支撑杆二远离所述支撑杆三的一端活动连接在所述支撑杆一的四分之一端上，所述支撑杆一另一端的四分之一端活动连接在所述支撑杆五的一侧的四分之一端上，所述支撑杆五另一端的四分之一的端部上活动连接有支撑杆四，所述支撑杆四另一端设有支撑杆六，所述支撑杆六两端分别活动连接在所述支撑杆一的中部位置处和所述支撑杆三的一端上，所述支撑杆一以及所述支撑杆六的顶端之间均横穿设有轴杆二，所述轴杆二的两端均设有支板一，所述支板一的顶部之间设有支撑滑板，其中，所述横梁的底部设有下槽，所述支撑滑板位于所述下槽内。

作为优选，所述支撑柱一的横截面尺寸大于所述支撑柱二的横截面尺寸，所述支撑柱一分别固定在所述三角形弯曲块一的底部一端上，所述支撑柱一的底部分别固定在所述横梁的顶部斜对角两端上，所述三角形弯曲块一的一面朝下，所述三角形弯曲块二的一角朝下。

作为优选，所述平衡杆位于所述三角形弯曲块一和所述三角形弯曲块二之间，所述三角形弯曲块一和所述三角形弯曲块二形成一个四方形结构。

作为优选，所述碳十六连接件包括半圆连接端、连接杆和圆形连接端，所述半圆连接端分别设置在所述圆顶形框架的中间位置处的侧壁上，所述圆形连接端分别设置在所述圆顶形框架的两侧位置处的侧壁上，其中，所述半圆连接端与所述圆形连接端以及所述圆形连接端与相邻位置处的所述圆形连接端之间均通过所述连接杆连接。

作为优选，所述支撑杆四远离所述支撑杆六的一端与所述支撑杆三的中部活动连接。

作为优选，所述支撑滑板设置为T型结构板，所述下槽的底部开口宽度小于所述支撑滑板的截面宽度。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

该隧道支护结构，通过在拱圈内的顶部设置有支护结构，支护结构则通过在圆顶形框架内以对称式的方式布列三角形弯曲块以及支撑柱，使得拱圈外部受到压力及振动力下，除了起到支撑保护的作用外，还具有保持拱圈整体的稳定性效果，避免受到外界因素下造成隧道的塌陷问题，提高了拱圈的稳定性以及安全性。

该支护结构主要采用的是鸡头原理，当拱圈受到外部的强烈压力下，支护结构仍然还能保持稳定，当支护结构保持稳定的状态下，底部挨着隧道壁所设置的支撑机构又给整个隧道壁起到保护作用，其中，该支撑机构采用多个并排挨着的形式进行设置在隧道壁处的，并且支撑机构均是采用双层的支撑杆进行连接，提高维护支撑的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的总结构示意图；

图2是根据本发明实施例的支护结构端结构示意图；

图3是根据本发明实施例的三角形弯曲块一端结构示意图；

图4是根据本发明实施例的三角形弯曲块二端结构示意图；

图5是根据本发明实施例的平衡杆端结构示意图；

图6是根据本发明实施例的支撑柱二端结构示意图；

图7是根据本发明实施例的支撑机构端结构示意图。

图中：

1、隧道壁；2、拱圈；3、支护结构；4、横梁；5、圆顶形框架；6、三角形弯曲块一；7、三角形弯曲块二；8、支撑柱一；9、支撑柱二；10、支撑轴；11、固定块；12、平衡杆；13、碳十六连接件；14、半圆连接端；15、连接杆；16、圆形连接端；17、支撑底板；18、支板二；19、支撑杆五；20、支撑杆三；21、支撑杆七；22、支撑杆一；23、支撑杆八；24、支撑杆二；25、支撑杆四；26、支撑杆六；27、支板一；28、支撑滑板；29、下槽。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

根据本发明的实施例，如图1-7中所展示的：

本发明提供一种隧道支护结构，包括隧道壁1和拱圈2，所述拱圈2内设有支护结构3，所述支护结构3的底部设有横梁4，所述横梁4横穿固定在所述隧道壁1内上部，所述横梁4的底部靠近所述隧道壁1内壁处设有若干个支撑机构，其中，所述支护结构3包括圆顶形框架5和对称设置的三角形弯曲块一6、三角形弯曲块二7以及支撑柱一8、支撑柱二9和支撑轴10。

其中，根据图2-6中所示的，所述圆顶形框架5固定在所述拱圈2内顶部处，所述圆顶形框架5内底部相对的四个端部均设有所述支撑轴10，所述支撑轴10远离所述圆顶形框架5的一端均分别设有所述三角形弯曲块一6和所述三角形弯曲块二7，所述三角形弯曲块一6以及所述三角形弯曲块二7的底部均分别设有所述支撑柱一8和所述支撑柱二9，所述支撑柱一8的横截面尺寸大于所述支撑柱二9的横截面尺寸，所述支撑柱一8分别固定在所述三角形弯曲块一6的底部一端上，所述支撑柱一8的底部分别固定在所述横梁4的顶部斜对角两端上，所述三角形弯曲块一6的一面朝下，所述三角形弯曲块二7的一角朝下，所述圆顶形框架5内顶部中心处设有固定块11，所述固定块11的底部设有平衡杆12，所述平衡杆12位于所述三角形弯曲块一6和所述三角形弯曲块二7之间，所述三角形弯曲块一6和所述三角形弯曲块二7形成一个四方形结构，所述圆顶形框架5侧边设有若干个碳十六连接件13，所述碳十六连接件13包括半圆连接端14、连接杆15和圆形连接端16，所述半圆连接端14分别设置在所述圆顶形框架5的中间位置处的侧壁上，所述圆形连接端16分别设置在所述圆顶形框架5的两侧位置处的侧壁上，其中，所述半圆连接端14与所述圆形连接端16以及所述圆形连接端16与相邻位置处的所述圆形连接端16之间均通过所述连接杆15连接。

另外，在图7中所示的，所述支撑机构包括支撑底板17，所述支撑底板17的顶部两侧的两端均设有支板二18，对应一侧两端的支板二18之间均穿插设有轴杆一，所述轴杆一的两端均分别设有支撑杆五19和支撑杆三20，所述支撑杆五19远离所述支板二18的一端均设有支撑杆七21，所述支撑杆七21远离所述支撑杆五19的一端均设有支撑杆一22，所述支撑杆一22的一端均设有支撑杆八23，所述支撑杆八23远离所述支撑杆一22的一端活动连接在所述支撑杆三20的四分之一端上，所述支撑杆三20远离所述支板二18的一端均设有支撑杆二24，所述支撑杆二24远离所述支撑杆三20的一端活动连接在所述支撑杆一22的四分之一端上，所述支撑杆一22另一端的四分之一端活动连接在所述支撑杆五19的一侧的四分之一端上，所述支撑杆五19另一端的四分之一的端部上活动连接有支撑杆四25，所述支撑杆四25另一端设有支撑杆六26，所述支撑杆六26两端分别活动连接在所述支撑杆一22的中部位置处和所述支撑杆三20的一端上，其中，所述支撑杆四25远离所述支撑杆六26的一端与所述支撑杆三20的中部活动连接，所述支撑杆一22以及所述支撑杆六26的顶端之间均横穿设有轴杆二，所述轴杆二的两端均设有支板一27，所述支板一27的顶部之间设有支撑滑板28，其中，所述横梁4的底部设有下槽29，所述支撑滑板28位于所述下槽29内，所述支撑滑板28设置为T型结构板，所述下槽29的底部开口宽度小于所述支撑滑板28的截面宽度。

本实施例的详细使用方法与作用：

在拱圈2内顶部设置一个圆形结构式的圆顶形框架5，圆顶形框架5通过四个大小尺寸相同的半弧形镶嵌块，采用对称方式镶嵌在底部的一个圆形环上的四个端部上，然后在底部圆形环的内壁相对应端的四个交点均设置有一个支撑轴10，支撑轴10上均设置三角形弯曲块，其中，横向方向上的两个三角形弯曲块二7（如图2）均采用倒三角形的样式进行设置，也就是说两端的三角形弯曲块二7的一个角朝正下方，然后在这个朝正下方的角下方设置支撑柱二9，支撑柱二9则是固定在横梁4上水平方向上的两端处的，而在另外两个侧端均是设置有正三角形的样式进行设置，也就是说三角形弯曲块一6的一个边是朝下的，支撑柱一8则是对应设置在两个三角形弯曲块一6的底部一端处的。让三角形弯曲块一6和三角形弯曲块二7与中间的平衡杆12之间形成X、Y和Z轴，当整个圆顶形框架5受到压力及振动晃动力下，中部的平衡杆12底部那个圆球体始终保持不动，平衡杆12底部的圆球体则又是延伸到下方的横梁4上的，因此，横梁4不管在受到什么压力及振动力下仍然还是保持稳定，从而可有效的保护隧道拱圈2内的稳定性。

另外，隧道壁1内壁上的支撑机构在受到外界因素下造成压力及振动力时，支撑滑板28就会在下槽29内发生细微的移动，由于支撑机构采用的是若干个支撑杆进行连接，在若干个支撑杆的活动连接下，具有弹性支撑性，使得除了起到支撑效果外，还具有很好的减震性，从而有效的增加隧道壁1的支撑维护。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。

Claims (6)

1.一种隧道支护结构，其特征在于，包括隧道壁（1）和拱圈（2），所述拱圈（2）内设有支护结构（3），所述支护结构（3）的底部设有横梁（4），所述横梁（4）横穿固定在所述隧道壁（1）内上部，所述横梁（4）的底部靠近所述隧道壁（1）内壁处设有若干个支撑机构，其中，所述支护结构（3）包括圆顶形框架（5）和对称设置的三角形弯曲块一（6）、三角形弯曲块二（7）以及支撑柱一（8）、支撑柱二（9）、支撑轴（10）、固定块（11）和平衡杆（12），所述圆顶形框架（5）固定在所述拱圈（2）内顶部处，所述圆顶形框架（5）内底部相对的四个端部均设有所述支撑轴（10），所述支撑轴（10）远离所述圆顶形框架（5）的一端均分别设有所述三角形弯曲块一（6）和所述三角形弯曲块二（7），所述三角形弯曲块一（6）以及所述三角形弯曲块二（7）的底部均分别设有所述支撑柱一（8）和所述支撑柱二（9），所述圆顶形框架（5）内顶部中心处设有固定块（11），所述固定块（11）的底部设有平衡杆（12），所述圆顶形框架（5）侧边设有若干个碳十六连接件（13），所述支撑机构包括支撑底板（17），所述支撑底板（17）的顶部两侧的两端均设有支板二（18），对应一侧两端的支板二（18）之间均穿插设有轴杆一，所述轴杆一的两端均分别设有支撑杆五（19）和支撑杆三（20），所述支撑杆五（19）远离所述支板二（18）的一端均设有支撑杆七（21），所述支撑杆七（21）远离所述支撑杆五（19）的一端均设有支撑杆一（22），所述支撑杆一（22）的一端均设有支撑杆八（23），所述支撑杆八（23）远离所述支撑杆一（22）的一端活动连接在所述支撑杆三（20）的四分之一端上，所述支撑杆三（20）远离所述支板二（18）的一端均设有支撑杆二（24），所述支撑杆二（24）远离所述支撑杆三（20）的一端活动连接在所述支撑杆一（22）的四分之一端上，所述支撑杆一（22）另一端的四分之一端活动连接在所述支撑杆五（19）的一侧的四分之一端上，所述支撑杆五（19）另一端的四分之一的端部上活动连接有支撑杆四（25），所述支撑杆四（25）另一端设有支撑杆六（26），所述支撑杆六（26）两端分别活动连接在所述支撑杆一（22）的中部位置处和所述支撑杆三（20）的一端上，所述支撑杆一（22）以及所述支撑杆六（26）的顶端之间均横穿设有轴杆二，所述轴杆二的两端均设有支板一（27），所述支板一（27）的顶部之间设有支撑滑板（28），其中，所述横梁（4）的底部设有下槽（29），所述支撑滑板（28）位于所述下槽（29）内。

2.根据权利要求1所述的一种隧道支护结构，其特征在于，所述支撑柱一（8）的横截面尺寸大于所述支撑柱二（9）的横截面尺寸，所述支撑柱一（8）分别固定在所述三角形弯曲块一（6）的底部一端上，所述支撑柱一（8）的底部分别固定在所述横梁（4）的顶部斜对角两端上，所述三角形弯曲块一（6）的一面朝下，所述三角形弯曲块二（7）的一角朝下。

3.根据权利要求1所述的一种隧道支护结构，其特征在于，所述平衡杆（12）位于所述三角形弯曲块一（6）和所述三角形弯曲块二（7）之间，所述三角形弯曲块一（6）和所述三角形弯曲块二（7）形成一个四方形结构。

4.根据权利要求1所述的一种隧道支护结构，其特征在于，所述碳十六连接件（13）包括半圆连接端（14）、连接杆（15）和圆形连接端（16），所述半圆连接端（14）分别设置在所述圆顶形框架（5）的中间位置处的侧壁上，所述圆形连接端（16）分别设置在所述圆顶形框架（5）的两侧位置处的侧壁上，其中，所述半圆连接端（14）与所述圆形连接端（16）以及所述圆形连接端（16）与相邻位置处的所述圆形连接端（16）之间均通过所述连接杆（15）连接。

5.根据权利要求1所述的一种隧道支护结构，其特征在于，所述支撑杆四（25）远离所述支撑杆六（26）的一端与所述支撑杆三（20）的中部活动连接。

6.根据权利要求1所述的一种隧道支护结构，其特征在于，所述支撑滑板（28）设置为T型结构板，所述下槽（29）的底部开口宽度小于所述支撑滑板（28）的截面宽度。

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