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专利号: 2019104650745
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2025-04-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种非牛顿流体衬砌支护结构的施工方法,所述非牛顿流体衬砌支护结构包括在隧洞(1)的围岩(2)上插锚杆、挂网、喷射混凝土形成的隧洞初次衬砌体(3),隧洞初次衬砌体(3)外表面设置有隧洞二次衬砌体(4),隧洞初次衬砌体(3)与隧洞二次衬砌体(4)之间设置有一定空间形成预留变形层(5),预留变形层(5)内放置有非牛顿流体充填物(7);非牛顿流体充填物(7)包括内部填充有非牛顿流体的全封闭袋体(10),全封闭袋体(10)与围岩(2)相对应的外侧面设置有橡胶阀(16),橡胶阀(16)上开设有注水孔(13)以及卸压/注浆孔(14),非牛顿流体充填物(7)的非牛顿流体内部埋设有沿隧洞延伸方向设置的平行的第一主注水管(17)和第二主注水管(9),第二主注水管(9)每隔一段距离连接有拱形分注水管(18),第一主注水管(17)、第二主注水管(9)以及拱形分注水管(18)上均匀布设有多个出水孔,第一主注水管(17)、第二主注水管(9)与注水孔(13)连通;

全封闭袋体(10)外部由内至外依次包裹有土工布(11)及铁丝网(12);

隧洞初次衬砌体(3)与隧洞二次衬砌体(4)之间设置20-40cm的空隙形成预留变形层(5);

非牛顿流体充填物(7)与隧洞二次衬砌体(4)之间设置有隔水层(8);

隧洞二次衬砌体(4)包括空腹式钢拱架,空腹式钢拱架与非牛顿流体充填物(7)接触一侧设置有应变片以及压力传感器,空腹式钢拱架的另一侧设置有位移计;

其特征在于,该施工方法包括以下步骤:

步骤1:通过热压将聚乙烯土工膜制成袋状得到全封闭袋体(10),在全封闭袋体(10)一侧设置橡胶阀(16),通过注水孔将第一主注水管(17)、第二主注水管(9)以及拱形分注水管(18)置入全封闭袋体(10)内部,通过注水孔将含水率检测仪(15)的检测端置入全封闭袋体(10)内部,在卸压/注浆孔(14)上连接卸压/注浆管,通过卸压/注浆管向全封闭袋体(10)内部注入非牛顿流体,直到预留变形层(5)填充满时停止注入;

步骤2:在全封闭袋体(10)外侧包裹土工布(11)及铁丝网(12),制得非牛顿流体充填物(7);

步骤3:隧洞初次衬砌:在隧洞(1)的围岩(2)上插锚杆、挂网、喷射混凝土形成隧洞初次衬砌体(3);

步骤4:在隧洞初次衬砌体(3)外选取适当位置放置空腹式钢拱架,空腹式钢拱架与隧洞初次衬砌体(3)之间设置有一定空间形成预留变形层(5),在预留变形层(5)内放置非牛顿流体充填物(7)并在隧洞初次衬砌体(3)与空腹式钢拱架之间设置隔水层(8);

步骤5:设置数据监测设备:在空腹式钢拱架与非牛顿流体充填物(7)接触一侧设置应变片以及压力传感器,在空腹式钢拱架的另一侧设置位移计;

步骤6:局部围岩大变形对非牛顿流体充填物(7)产生的压力被均匀传递到衬砌支护结构受力较小的部位,围岩长期蠕变过程中,非牛顿流体的含水率下降,此时,通过第一主注水管(17)、第二主注水管(9)向全封闭袋体(10)内均匀注水软化非牛顿流体,保证非牛顿流体的流动性;

步骤7:卸载:围岩(2)蠕变较大时,非牛顿流体所受压力达到一定限度,此时利用抽吸设备从卸压/注浆管抽出部分非牛顿流体,抽出的体积能够根据实际监测的围岩变形值确定;围岩变形稳定时,将非牛顿流体全部抽出;

步骤8:灌注混凝土:通过卸压/注浆管向全封闭袋体(10)内部注入混凝土,使其与空腹式钢拱架形成最终的隧洞二次衬砌体(4),进行长期使用;

步骤9:加固隧洞二次衬砌体(4):若围岩某一部分的变形明显,对与变形部分对应的隧洞二次衬砌体(4)进行部分加固,即完成非牛顿流体衬砌支护结构的施工。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:非牛顿流体为砂、淤泥、碎屑物、粒径较小的碎石以及陶粒中的一种或多种混合制成的流质充填物。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:全封闭袋体(10)为聚乙烯土工膜袋体。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:拱形分注水管(18)的各出水孔处均设置有导水棉条(6)。