CN220929403U - 一种长大易松弛硬脆性岩体洞室变形协调控制支护结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种长大易松弛硬脆性岩体洞室变形协调控制支护结构，包括大直径长大洞室，所述大直径长大洞室的围岩自掌子面向开挖方向的反方向依次设置表层封闭层、浅表加固层、浅层强化层和深层锚定层；所述表层封闭层包括初喷钢纤维混凝土和设置在初喷钢纤维混凝土内的L型随机锚杆；所述浅表加固层包括全长黏结砂浆锚杆；所述浅层强化层包括预应力锚杆；所述深层锚定层包括预应力锚索。本实用新型通过“分区分步逐序强化、深浅结合快速锚固”的支护控制结构，及时封闭形成围压、逐步加固提升围压，有效抑制易松弛岩体快速变形的发展，同时优化支护次序，保证技术顺利措施，实现长大易松弛硬脆性岩体洞室安全、快速施工目标。
Description
技术领域
本实用新型属于地下工程技术领域，涉及易松弛硬脆性岩体洞室工程，尤其是涉及长度超过100 m、洞径10 m以上的大直径长大洞室工程。
背景技术
长大洞室是水电工程建设不可或缺的重要枢纽建筑物，其安全建设直接关乎工程成败。随着水电资源的深入开发，在我国西南高山峡谷区修建地下水电站具有技术经济性优势，而地下水电站长大洞室工程赋存环境复杂，易松弛硬脆性岩体保护处理是长大洞室工程的关键技术问题，面临巨大的挑战。
易松弛硬脆性岩体的主要特点为工程开挖后易松弛，且时间效应显著，松弛后岩体承载能力下降，自稳能力减弱，极易导致顶拱和边墙松弛掉块，甚至坍塌，造成工期延误，抬升工程处置成本，松弛严重时甚至危及施工人员生命安全。因此，合适的长大易松弛硬脆性岩体洞室变形协调控制支护结构至关重要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种长大易松弛硬脆性岩体洞室变形协调控制支护结构。
为此，本实用新型的上述目的通过如下技术方案实现：
一种长大易松弛硬脆性岩体洞室变形协调控制支护结构，包括大直径长大洞室，所述大直径长大洞室的围岩自掌子面向开挖方向的反方向依次设置表层封闭层、浅表加固层、浅层强化层和深层锚定层；
所述表层封闭层包括初喷钢纤维混凝土和设置在初喷钢纤维混凝土内的L型随机锚杆，所述初喷钢纤维混凝土、L型随机锚杆用于对开挖揭露的裸岩区域，快速封闭，形成一定的围压，防止岩体表面松弛向围岩内部快速发展，同时防止围岩产生大量的初期变形；
所述浅表加固层包括全长黏结砂浆锚杆，所述全长黏结砂浆锚杆用于加固浅表围岩以限制浅表围岩松弛发展；
所述浅层强化层包括预应力锚杆，所述预应力锚杆用于主动为浅层围岩提供一定预应力，强化浅层围岩承载力，阻止浅层围岩松弛向围岩深部发展；
所述深层锚定层包括预应力锚索，所述预应力锚索用于将浅层围岩和深层围岩联立，共同承载并抵抗岩体松弛向围岩深部发展，有效控制围岩变形量。
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：
作为本实用新型的一种优选技术方案：所述L型随机锚杆的长度为2~4 m。
作为本实用新型的一种优选技术方案：所述全长黏结砂浆锚杆的长度为6~8 m。
作为本实用新型的一种优选技术方案：所述预应力锚杆的长度为6~8 m。
作为本实用新型的一种优选技术方案：所述预应力锚索的长度为10~12 m。
本实用新型提供一种长大易松弛硬脆性岩体洞室变形协调控制支护结构，采用“分区分步逐序强化、深浅结合快速锚固”的支护控制结构，及时封闭形成围压（对应于表层封闭层）、逐步加固提升围压（对应于浅表加固层、浅层强化层），有效抑制易松弛岩体快速变形的发展，同时优化支护次序，保证技术顺利措施，实现长大易松弛硬脆性岩体洞室安全、快速施工目标。
附图说明
图1为本实用新型所提供的长大易松弛硬脆性岩体洞室变形协调控制支护结构的结构图示。
图2为岩体松弛深度演化曲线。
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。
如图1所示，一种长大易松弛硬脆性岩体洞室变形协调控制支护结构，包括大直径长大洞室100，大直径长大洞室100的围岩自掌子面101向开挖方向的反方向依次设置表层封闭层、浅表加固层、浅层强化层和深层锚定层；
表层封闭层包括初喷钢纤维混凝土和设置在初喷钢纤维混凝土内的L型随机锚杆110，初喷钢纤维混凝土、L型随机锚杆110用于对开挖揭露的裸岩区域，快速封闭，形成一定的围压，防止岩体表面松弛向围岩内部快速发展，同时防止围岩产生大量的初期变形；L型随机锚杆110的长度为2~4 m。
浅表加固层包括全长黏结砂浆锚杆120，全长黏结砂浆锚杆120用于加固浅表围岩以限制浅表围岩松弛发展；全长黏结砂浆锚杆120的长度为6~8 m。
浅层强化层包括预应力锚杆130，预应力锚杆130用于主动为浅层围岩提供一定预应力，强化浅层围岩承载力，阻止浅层围岩松弛向围岩深部发展；预应力锚杆130的长度为6~8 m。
深层锚定层包括预应力锚索140，预应力锚索140用于将浅层围岩和深层围岩联立，共同承载并抵抗岩体松弛向围岩深部发展，有效控制围岩变形量。预应力锚索140的长度为10~12 m。
具体地，上述长大易松弛硬脆性岩体洞室变形协调控制支护结构通过如下方式实现：
通过钻孔声波、多点位移计等综合原位测试手段，测定长大洞室岩体松弛随开挖时间的演化规律，确定岩体松弛深度三阶段发展的对应时间间隔，如图2所示，即阶段I：快速松弛，一般持续时间为14天；阶段II：慢速松弛，一般持续时间为21天；阶段III：稳定松弛。
最优支护时机应控制在阶段I内完成，即最优支护时机为开挖后14天内。
支护结构包括四个阶段：表层封闭、浅表加固、浅层强化、深层锚定
表层封闭：在掌子面后方L1=3 m区间，开挖后立即初喷钢纤维混凝土，并施加L型随机锚杆，锚杆长度为2~4 m，对开挖揭露的裸岩区域，快速封闭，形成一定的围压，防止岩体表面松弛向围岩内部快速发展，同时防止围岩产生大量的初期变形。
浅表加固：在掌子面后方L1~L2（L2=6 m）区间，开挖后不超过3天，施加全长黏结砂浆锚杆，锚杆长度为6~8 m，加固浅表围岩，进一步限制浅表围岩松弛发展。
浅层强化：在掌子面后方L2~L3（L3=20 m）区间，开挖后不超过10天，施加预应力锚杆，锚杆长度为6~8 m，主动为浅层围岩提供一定的预应力，强化浅层围岩承载力，阻止浅层围岩松弛向围岩深部发展。
深层锚定：在掌子面后方L3~L4（L4=60 m）区间，开挖后不超过14天，施加预应力锚索，锚索长度为10~12 m，将浅层围岩和深层围岩联立，共同承载并抵抗岩体松弛向围岩深部发展，有效控制围岩变形量。
通过钻孔声波、多点位移计等综合原位测试手段，测定岩体松弛演化曲线，确定洞室最优支护时机；通过不同时机、不同次序、不同位置施加喷射混凝土、L型随机锚杆、砂浆锚杆、预应力锚杆、预应力锚索支护措施，依次实现表层封闭、浅表加固、浅层强化、深层锚定四阶段逐序支护的目的，最大程度地限制围岩松弛向深层扩展，主动控制洞室整体变形量，确保洞室安全、顺利建设。
上述具体实施案例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，对本实用新型作出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种长大易松弛硬脆性岩体洞室变形协调控制支护结构，包括大直径长大洞室，其特征在于：所述大直径长大洞室的围岩自掌子面向开挖方向的反方向依次设置表层封闭层、浅表加固层、浅层强化层和深层锚定层；
所述表层封闭层包括初喷钢纤维混凝土和设置在初喷钢纤维混凝土内的L型随机锚杆，所述初喷钢纤维混凝土、L型随机锚杆用于对开挖揭露的裸岩区域，快速封闭，形成一定的围压，防止岩体表面松弛向围岩内部快速发展，同时防止围岩产生大量的初期变形；
所述浅表加固层包括全长黏结砂浆锚杆，所述全长黏结砂浆锚杆用于加固浅表围岩以限制浅表围岩松弛发展；
所述浅层强化层包括预应力锚杆，所述预应力锚杆用于主动为浅层围岩提供一定预应力，强化浅层围岩承载力，阻止浅层围岩松弛向围岩深部发展；
所述深层锚定层包括预应力锚索，所述预应力锚索用于将浅层围岩和深层围岩联立，共同承载并抵抗岩体松弛向围岩深部发展，有效控制围岩变形量。
2. 根据权利要求1所述的长大易松弛硬脆性岩体洞室变形协调控制支护结构，其特征在于：所述L型随机锚杆的长度为2~4 m。
3. 根据权利要求1所述的长大易松弛硬脆性岩体洞室变形协调控制支护结构，其特征在于：所述全长黏结砂浆锚杆的长度为6~8 m。
4. 根据权利要求1所述的长大易松弛硬脆性岩体洞室变形协调控制支护结构，其特征在于：所述预应力锚杆的长度为6~8 m。
5. 根据权利要求1所述的长大易松弛硬脆性岩体洞室变形协调控制支护结构，其特征在于：所述预应力锚索的长度为10~12 m。
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