CN212253865U - 一种深埋隧洞岩爆风险斜孔应力爆破解除结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种深埋隧洞岩爆风险斜孔应力爆破解除结构，包括隧洞掌子面，所述隧洞掌子面的上部、中部和下部分别设有若干应力爆破释放孔，所述隧洞掌子面的上部处于隧洞顶拱部分；所述隧洞掌子面上部设置的应力爆破释放孔以仰角10~20度布置于隧洞掌子面内并穿入至围岩中；所述隧洞掌子面中部以及下部设置的应力爆破释放孔均垂直布置于隧洞掌子面内。本实用新型可以有效释放隧洞掌子面前方及开挖面附近围岩的应力集中，解除不同强度的岩爆风险，是对传统的垂直孔应力爆破解除结构的成功改进，为深埋隧洞在岩爆风险条件下的安全掘进提供了技术保障。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种深埋隧洞岩爆风险斜孔应力爆破解除结构。
背景技术
岩爆是开挖导致的岩体内能量释放和通过震动波传播时产生的一种围岩破坏现象，是深埋地下工程开挖过程中常见的一种地质灾害，以剧烈性和突然性为主要特点。由于在深埋地下工程中高应力不可避免，当围岩满足导致岩爆发生条件时，围岩破坏及其导致的岩爆是一种必然结果，严重威胁到人员和施工设备安全。
目前对于岩爆风险的解除方法主要包括主动和被动两种方法，主动方法主要是降低围岩中能量集中水平，如应力解除爆破、优化开挖方式、优化开挖面形态等，这类措施的工程性价比相对较高，但技术难度较大；被动方法主要是提高围岩在岩爆条件下的自稳能力，主要依靠支护提高围岩的抗冲击能力，但造价相对较高。
随着岩爆风险的提高，对支护系统的承载力和抗冲击能力要求也不断增强。尤其是对于强烈和极强岩爆，已经无法通过支护来完全控制其发生，要有效控制岩爆的发生，应力解除爆破就是其中的手段之一。该法是通过在岩体内部装药进行爆破，靠爆破的作用改变岩体的力学特性。爆破可形成爆破破碎圈、爆破松动圈和爆破震动圈，这三个圈内的应力状态因爆破作用而得以改变。施工中，有针对性地对可能发生岩爆的部位进行应力解除爆破，形成一圈弱应力释放范围，或者使高地应力向岩体深部转移，从而达到防治岩爆的目的。爆破应力解除法有防止岩爆的效果，但若应用不当，也会有诱发岩爆的可能，因此对爆破应力释放方法的要求较高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种深埋隧洞岩爆风险斜孔应力爆破解除结构。
为此，本实用新型的上述目的通过以下技术方案来实现：
一种深埋隧洞岩爆风险斜孔应力爆破解除结构，其特征在于：所述深埋隧洞岩爆风险斜孔应力爆破解除结构包括隧洞掌子面，所述隧洞掌子面的上部、中部和下部分别设有若干应力爆破释放孔，所述隧洞掌子面的上部处于隧洞顶拱部分；所述隧洞掌子面上部设置的应力爆破释放孔以仰角10~20度布置于隧洞掌子面内并穿入至围岩中；所述隧洞掌子面中部以及下部设置的应力爆破释放孔均垂直布置于隧洞掌子面内。
在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用如下技术方案：
作为本实用新型的优选技术方案：所述应力爆破释放孔的孔深为3~5 m。
作为本实用新型的优选技术方案：所述应力爆破释放孔内装填Φ32 mm药卷，全孔装药。
本专利提供了一种深埋隧洞岩爆风险斜孔应力爆破解除结构，可以有效释放隧洞掌子面前方及开挖面附近围岩的应力集中，解除不同强度的岩爆风险，是对传统的垂直孔应力爆破解除结构的成功改进，为深埋隧洞在岩爆风险条件下的安全掘进提供了技术保障。
附图说明
图1为9孔布置结构的图示；
图2为14孔布置结构的图示；
图3为隧洞掌子面上部设置的应力爆破释放孔的侧剖图；
图4为隧洞掌子面中部以及下部设置的应力爆破释放孔的侧剖图；
图中：101为隧洞掌子面；102为隧洞；1-14为应力爆破释放孔。
具体实施方式
参照附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细地描述。
（1）孔位布置
根据隧洞102的断面尺寸和围岩情况，在隧洞掌子面101上布置一定数量的应力爆破释放孔，孔的数量根据围岩结构的具体情况进行设置。本实施案例隧洞断面尺寸为6 m，围岩为III类，在中等强度岩爆风险洞段采用9孔布置，在中等强度岩爆风险以上的岩爆洞段采用14孔布置。
（2）9孔布置结构
在中等岩爆洞段采用9孔布置，应力爆破释放孔（如图1中1至9所示）采用3排3列均匀布置于隧洞掌子面，其中最上一排孔以15°仰角布置，如图3所述；其余应力爆破释放孔均垂直于隧洞掌子面布置，如图4所示。
应力爆破释放孔孔深4 m（为1次循环开挖深度的2倍）。
应力爆破释放孔装7卷Φ32 mm药卷，孔口堵塞l m，全孔装药。
（3）14孔布置结构
在中等强度岩爆风险以上的岩爆洞段采用14孔布置，即在9孔的基础上增加5个应力释放爆破孔，其中针对隧洞顶拱的应力集中问题，顶排由原来的3个增加至4个；针对两侧拱肩部位的应力集中问题，在左右两侧拱肩各增加2个应力释放孔。
最上一排孔（包括两侧拱肩部位，即是11和13号孔），以15°仰角布置，如图3所示；其余应力爆破释放孔均垂直于隧洞掌子面布置，如图4所示。
应力爆破释放孔孔深4 m（为1次循环开挖深度的2倍）。
孔深4.0 m，底部1.4 m装Φ32 mm药卷，掌子面孔深4.8 m，全孔装药。
（4）效果检查
每次爆破以后，对爆破效果进行调查。孔口可以看到的现象是形成了爆破破碎圈，破碎圈的范围较小，大约为以原炮孔中心线为轴线，直径60～70 mm的范围。在直径为100～150 mm范围内，裂隙明显增多，可以判断是爆破所致，这个范围内的岩体有明显的松动作用，根据该范围的岩体损伤情况，可以基本确定为爆破松动圈，爆破松动圈和爆破振动圈内的高地应力都有了有效的释放。对于爆破振动圈，以炮孔为中心，大约在半径为150～5000mm的范围内。
上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，仅为本实用新型的优选实施例，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种深埋隧洞岩爆风险斜孔应力爆破解除结构，其特征在于：所述深埋隧洞岩爆风险斜孔应力爆破解除结构包括隧洞掌子面，所述隧洞掌子面的上部、中部和下部分别设有若干应力爆破释放孔，所述隧洞掌子面的上部处于隧洞顶拱部分；所述隧洞掌子面上部设置的应力爆破释放孔以仰角10~20度布置于隧洞掌子面内并穿入至围岩中；所述隧洞掌子面中部以及下部设置的应力爆破释放孔均垂直布置于隧洞掌子面内。
2. 根据权利要求1所述的深埋隧洞岩爆风险斜孔应力爆破解除结构，其特征在于：所述应力爆破释放孔的孔深为3~5 m。
3. 根据权利要求1或2所述的深埋隧洞岩爆风险斜孔应力爆破解除结构，其特征在于：所述应力爆破释放孔内装填Φ32 mm药卷，全孔装药。
Priority Applications (1)
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| CN202020253331.7U CN212253865U (zh) | 2020-03-04 | 2020-03-04 | 一种深埋隧洞岩爆风险斜孔应力爆破解除结构 |
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| CN202020253331.7U CN212253865U (zh) | 2020-03-04 | 2020-03-04 | 一种深埋隧洞岩爆风险斜孔应力爆破解除结构 |
Publications (1)
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN212253865U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115420161A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-12-02 | 四川公路桥梁建设集团有限公司 | 一种地下硐室岩爆防治处理方法 |
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2020
- 2020-03-04 CN CN202020253331.7U patent/CN212253865U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN115420161A (zh) * | 2022-08-29 | 2022-12-02 | 四川公路桥梁建设集团有限公司 | 一种地下硐室岩爆防治处理方法 |
| CN115420161B (zh) * | 2022-08-29 | 2023-06-30 | 四川公路桥梁建设集团有限公司 | 一种地下硐室岩爆防治处理方法 |
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