CN207278251U - 不同卸荷速率下围岩开挖响应测试结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种不同卸荷速率下围岩开挖响应测试结构。本实用新型的目的是提供一种结构简单、施工方便的不同卸荷速率下围岩开挖响应测试结构，以便全方位监测围岩的开挖响应，有效获取围岩开挖响应的全过程，为围岩开挖力学响应过程分析提供依据。本实用新型的技术方案是：一种不同卸荷速率下围岩开挖响应测试结构，在建设工程中布置辅助洞，辅助洞的底板水平，并在该辅助洞底板上浇筑有混凝土垫层；所述辅助洞底板上沿一圆环均匀布置一圈监测孔，监测孔内设置监测仪器，监测孔所在圆环的圆心位置布置采用多种开挖速率开挖形成的先导孔。本实用新型适用于地下岩石工程，例如隧洞(道)、地下厂房、核废料存储、地下储油库、输水输气工程等。

Description

不同卸荷速率下围岩开挖响应测试结构

技术领域

本实用新型涉及一种不同卸荷速率下围岩开挖响应测试结构。适用于地下岩石工程，例如隧洞(道)、地下厂房、核废料存储、地下储油库、输水输气工程等。

背景技术

目前我国正在兴建一大批地下工程，例如大型水电工程、高速铁路隧道、石油储藏库等，这些工程均需在复杂地质和高地应力条件下进行岩石高边坡、大跨度地下洞室群或超长深埋隧洞的大规模开挖。这些开挖活动，尤其是高地应力条件下的开挖，势必将改变原始围岩的几何形状，使开挖面上的围岩应力全部或部分卸除，引起围岩边界条件和荷载条件的变化，从而破坏了原有的力学平衡状态，伴随围岩开挖而发生的围岩赋存环境改变和变形又会导致围岩物理力学参数的劣化，从而可能带来严重的岩体稳定或变形控制难题，卸荷变形破坏现象在地下工程中广泛存在。

国内外对围岩开挖卸荷问题的研究始于上世纪70年代，主要是为了满足地下核废料存储库建设、深部矿山开发以及深埋交通隧道建设等方面的需求。经过几十年的研究，目前已经在地下工程、边坡等开挖卸荷效应、开挖损伤区的形成机制及检测方法、开挖损伤区内围岩的力学特性等方面取得了丰富的研究成果，但随着工程建设难度的不断加大，近年来围岩的开挖卸荷问题一直是岩石力学界研究的热点问题。

对于围岩在卸荷条件下的开挖响应，一般采用监测的方法，包括位移、应力、声波等，基本能够实现对围岩开挖响应的定量判断，并能够推算出开挖卸荷对围岩的扰动。但由于这些方法多数采用预埋的方式，并且开挖过程不能认为控制，因此对于开挖卸荷的影响评价大多停留在定性阶段，对围岩开挖卸荷的影响评价也不够全面。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、施工方便的不同卸荷速率下围岩开挖响应测试结构，以便全方位监测围岩的开挖响应，有效获取围岩开挖响应的全过程，为围岩开挖力学响应过程分析提供依据。

本实用新型所采用的技术方案是：一种不同卸荷速率下围岩开挖响应测试结构，其特征在于：在建设工程中布置辅助洞，辅助洞的底板水平，并在该辅助洞底板上浇筑有混凝土垫层；

所述辅助洞底板上沿一圆环均匀布置一圈监测孔，监测孔内设置监测仪器，监测孔所在圆环的圆心位置布置采用多种开挖速率开挖形成的先导孔。

所述监测孔与先导孔之间的间距超过3倍先导孔直径。

所述监测孔竖直深入辅助洞底板下方围岩，深度为5～6倍辅助洞洞径。

所述先导孔竖直深入辅助洞底板下方围岩，深度超过监测孔2～3m。

所述监测孔孔径为70～100mm。

所述先导孔孔径为50cm。

所述辅助洞洞型为城门洞，洞径为4～6m；所述混凝土垫层厚0.2～0.5m。

所述监测仪器包括应力计和位移计。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过人为钻孔来控制围岩的卸荷速率，并且在周边布置了系统的监测仪器，能够全方位、全过程监测围岩开挖响应演化。本实用新型实施简便，技术门槛较低，监测数据直观，易于辨识分析，能够为围岩力学参数校核、本构模型建立等提供直接依据。

附图说明

图1为实施例的结构示意图。

图2为实施例中监测孔与先导孔的平面布置示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例为一种不同卸荷速率下围岩开挖响应测试结构，在建设的地下工程中布置辅助洞1，辅助洞1洞径为4～6m，以便在洞内进行钻孔和布置监测仪器。辅助洞1洞型为城门洞型，底板要求为水平，并底板上浇筑0.2～0.5m厚的混凝土垫层2，作为后续施工的承载结构，避免对下部围岩产生影响。

如图2所示，在辅助洞1底板先沿一环形均匀布置4个监测孔3，监测孔3竖直深入底板下方围岩，孔径为70～100mm，深度要求超过5～6倍辅助洞1洞径，约20～30m。辅助洞1钻孔完毕后，进行声波和钻孔电视扫描，判别出低波速区和围岩破裂区域。在监测孔3中对称布置应力计、位移计等监测仪器，以便进行相互验证。

监测孔3布置完毕后，在监测孔3所在圆环的圆心位置布置先导孔4，先导孔4尺寸大约为50cm，以保证产生的卸荷作用足够明显，在周边监测孔3中能够获得有效的数据。先导孔4竖直深入底板下方围岩，先导孔4的深度要求超过监测孔3的深度2～3m，避开掌子面效应的影响。

本实施例中监测孔3与先导孔4之间的间距要超过3倍先导孔4的直径，大约为1.5～1.8m，并避开声波低波速区，尽量反映围岩的原始开挖响应。

先导孔4钻孔过程中，可以根据需要采用多种开挖速率，以模拟现场围岩卸荷速率，通过周边监测孔3监测围岩的开挖响应。

当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本实用新型的范围内，做出的变化、添加或替换，都应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种不同卸荷速率下围岩开挖响应测试结构，其特征在于：在建设工程中布置辅助洞(1)，辅助洞(1)的底板水平，并在该辅助洞底板上浇筑有混凝土垫层(2)；

所述辅助洞(1)底板上沿一圆环均匀布置一圈监测孔(3)，监测孔(3)内设置监测仪器，监测孔(3)所在圆环的圆心位置布置采用多种开挖速率开挖形成的先导孔(4)。

2.根据权利要求1所述的不同卸荷速率下围岩开挖响应测试结构，其特征在于：所述监测孔(3)与先导孔(4)之间的间距超过3倍先导孔(4)直径。

3.根据权利要求1或2所述的不同卸荷速率下围岩开挖响应测试结构，其特征在于：所述监测孔(3)竖直深入辅助洞(1)底板下方围岩，深度为5～6倍辅助洞(1)洞径。

4.根据权利要求3所述的不同卸荷速率下围岩开挖响应测试结构，其特征在于：所述先导孔(4)竖直深入辅助洞(1)底板下方围岩，深度超过监测孔(3)2～3m。

5.根据权利要求4所述的不同卸荷速率下围岩开挖响应测试结构，其特征在于：所述监测孔(3)孔径为70～100mm。

6.根据权利要求4所述的不同卸荷速率下围岩开挖响应测试结构，其特征在于：所述先导孔(4)孔径为50cm。

7.根据权利要求1所述的不同卸荷速率下围岩开挖响应测试结构，其特征在于：所述辅助洞(1)洞型为城门洞，洞径为4～6m；所述混凝土垫层(2)厚0.2～0.5m。

8.根据权利要求1所述的不同卸荷速率下围岩开挖响应测试结构，其特征在于：所述监测仪器包括应力计和位移计。