主動控制巖爆風(fēng)險的鉆爆法施工隧洞結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種主動控制巖爆風(fēng)險的鉆爆法施工隧洞結(jié)構(gòu)。本實用新型的目的是提供一種施工方便、開挖費用較低的主動控制巖爆風(fēng)險的鉆爆法施工隧洞結(jié)構(gòu)，以降低應(yīng)力集中程度和巖爆風(fēng)險。本實用新型的技術(shù)方案是：一種主動控制巖爆風(fēng)險的鉆爆法施工隧洞結(jié)構(gòu)，該隧洞直徑為D，隧洞掌子面前方D/2范圍內(nèi)產(chǎn)生蝸殼狀應(yīng)力集中區(qū)，應(yīng)力集中區(qū)與掌子面之間形成應(yīng)力緩沖區(qū)，其特征在于：所述掌子面設(shè)為蝸殼狀，中心部位向應(yīng)力緩沖區(qū)凹進，從中心到周邊平順過渡。本實用新型適用于具有巖爆風(fēng)險的水工隧洞、交通隧道等相關(guān)領(lǐng)域。
【專利說明】主動控制巖爆風(fēng)險的鉆爆法施工隧洞結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種主動控制巖爆風(fēng)險的鉆爆法施工隧洞結(jié)構(gòu)。適用于具有巖爆風(fēng)險的水工隧洞、交通隧道等相關(guān)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]巖爆問題是深埋硬巖隧洞工程建設(shè)期不可回避的現(xiàn)實問題，如何在隧洞開挖過程中降低巖爆對工程建設(shè)的影響，減小巖爆對工程的危害，實現(xiàn)對巖爆風(fēng)險的有效控制，保證施工安全和工程的順利推進，是目前所用遇到巖爆問題的深埋工程所必須考慮和面對的。
[0003]為了實現(xiàn)巖爆的防治與控制，現(xiàn)有技術(shù)手段主要針對兩個方面:一是降低圍巖中能量集中水平，降低巖爆風(fēng)險，~^是提聞圍巖在巖爆條件下的自穩(wěn)能力，提聞圍巖的抗沖擊能力。把上述的思路轉(zhuǎn)化為工程措施時即成為巖爆防治與控制方法。
[0004]為達到上述兩個目的，巖爆風(fēng)險的控制方法可以分為主動措施和被動措施。主動措施主要是降低巖爆的風(fēng)險，利用具體的方法對存在巖爆風(fēng)險的局部部位進行處理，擾動局部巖體的受力狀態(tài)，而被動控制措施主要指加固支護，其作用是提高圍巖對巖爆的抵抗能力。其中主動控制措施性價比較高，但技術(shù)難度較大，并且需要對問題有足夠的認識。被動控制措施則相對簡單，但花費較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:針對上述存在的問題，提供一種施工方便、開挖費用較低的主動控制巖爆風(fēng)險的鉆爆法施工隧洞結(jié)構(gòu)，以降低應(yīng)力集中程度和巖爆風(fēng)險。
[0006]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種主動控制巖爆風(fēng)險的鉆爆法施工隧洞結(jié)構(gòu)，該隧洞直徑為0，隧洞掌子面前方0/2范圍內(nèi)產(chǎn)生蝸殼狀應(yīng)力集中區(qū)，應(yīng)力集中區(qū)與掌子面之間形成應(yīng)力緩沖區(qū)，其特征在于:所述掌子面設(shè)為蝸殼狀，中心部位向應(yīng)力緩沖區(qū)凹進，從中心到周邊平順過渡。
[0007]掌子面中心部位與周邊的進尺差控制在2?3111。
[0008]所述隧洞的開挖進尺控制在1.5?2.0111的深度范圍內(nèi)。
[0009]本實用新型的有益效果是:本實用新型通過對掌子面形狀的修正，達到降低應(yīng)力集中程度和巖爆風(fēng)險的目的。本實用新型技術(shù)門檻較低，方便施工，僅需要控制開挖進尺和開挖斷面形狀即可，較其它巖爆風(fēng)險的主動控制措施更加便于現(xiàn)場施工人員掌握。同時，本實用新型充分利用掌子面前方的應(yīng)力緩沖區(qū)，既降低了工程開挖費用，有縮短了施工時間消耗，保證了工程在巖爆區(qū)域也能夠安全快速掘進。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1隧洞掌子面前方應(yīng)力集中區(qū)分布圖。
[0011]圖2隧洞掌子面前方應(yīng)力緩沖區(qū)分布圖。
[0012]圖3為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0013]根據(jù)對隧洞開挖應(yīng)力響應(yīng)的應(yīng)力分析，深埋隧洞1在掘進過程中在掌子面2前方0/2 (0為隧洞直徑)范圍內(nèi)會產(chǎn)生應(yīng)力集中區(qū)3(圖1),空間形態(tài)為一渦殼狀區(qū)域，產(chǎn)生的巖爆震源發(fā)出的動力波對隧洞掌子面產(chǎn)生擾動破壞。
[0014]在應(yīng)力集中區(qū)3和掌子面2之間由于開挖卸荷的影響，巖體屈服不具備高能力儲備能量，因此會形成應(yīng)力緩沖區(qū)4(圖2),該緩沖區(qū)的存在既有利于應(yīng)力釋放，又由于圍巖松弛有利于施工開挖，應(yīng)充分加以利用。
[0015]如圖3所示，本實施例根據(jù)掌子面2前方的應(yīng)力集中區(qū)3形狀，將掌子面2形態(tài)也修正為渦殼狀，中心部位向應(yīng)力緩沖區(qū)4凹進，與周邊的進尺差以方便施工為宜，從控制巖爆的角度看可以控制在2111左右，也可以略大一些，原則上不超過3111。從中央到周邊平順過渡，形成總體上的扁平的空間弧形殼。
[0016]在修正掌子面2形態(tài)以后，隧洞1開挖進尺也需隨之調(diào)整，具體要求把開挖進尺控制在1.5?2.0111的深度范圍內(nèi)，即保持弧形掌子面2以較小的進尺向前推進。減小開挖進尺具有兩個方面的重要作用，一是使得被開挖巖體內(nèi)應(yīng)力水平相對不高，即開挖限制在屈服區(qū)相對較低的應(yīng)力水平下進行，控制開挖能量釋放率的大小和對圍巖的擾動程度，達到主動控制巖爆的效果；二是保證支護工作的及時性，小進尺掘進縮短了出渣的時間消耗，使得噴護和錨固施工可以在數(shù)小時內(nèi)完成，利用爆破后巖爆往往滯后發(fā)生的特點完成支護，以發(fā)揮支護的作用。
【權(quán)利要求】
1.一種主動控制巖爆風(fēng)險的鉆爆法施工隧洞結(jié)構(gòu)，該隧洞(I)直徑為D，隧洞掌子面(2)前方D/2范圍內(nèi)產(chǎn)生蝸殼狀應(yīng)力集中區(qū)(3)，應(yīng)力集中區(qū)(3)與掌子面(2)之間形成應(yīng)力緩沖區(qū)(4)，其特征在于:所述掌子面(2)設(shè)為蝸殼狀，中心部位向應(yīng)力緩沖區(qū)(4)凹進，從中心到周邊平順過渡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動控制巖爆風(fēng)險的鉆爆法施工隧洞結(jié)構(gòu)，其特征在于:掌子面(2)中心部位與周邊的進尺差控制在2?3m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的主動控制巖爆風(fēng)險的鉆爆法施工隧洞結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述隧洞(I)的開挖進尺控制在1.5?2.0m的深度范圍內(nèi)。
【文檔編號】E21D9/14GK204212780SQ201420526003
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】劉寧, 褚衛(wèi)江, 潘益斌, 房郭敏 申請人:中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司