[发明专利]一种用于断层破碎带的减震自复位隧道结构

说明书

本发明提供了一种用于断层破碎带的减震自复位隧道结构，至少包括普通段以及与断层破碎带相对应的扩挖段，所述扩挖段由外至内依次包括与围岩相接触的初衬层、由弹性减震材质填充的弹性减震层以及二衬层，所述二衬层由多个管节依次连接而成，管节与管节之间通过记忆合金弹簧连接固定；所述二衬层的底部设置有复位架；所述复位架的两侧面与初衬层的内壁之间横向设置有复位弹性臂，复位弹性臂中设置有用于减震的弹性阻尼杆以及用于复位的电动推杆。该隧道结构不仅具有减震抗震的功能，而且能够在强震发生后，将错位的管节进行复位，大大缩减了抢修的时间，尽快恢复隧道内通行。

技术领域

本发明属于隧道施工领域，具体涉及一种用于断层破碎带中的且具有减震自复位功能的隧道结构。

背景技术

现有的隧道支护结构一般包括初衬和二衬，初衬是在开挖隧道后，通过打锚杆、挂网、喷射混凝土等手段形成的初期支护，此初期支护主要利用围岩强度形成支护；二衬则是用钢筋混凝土在初衬内部形成一个完整的钢筋混凝土结构。

当隧道穿越断层或者破碎带时，由于断层或破碎带处的围岩本身很破碎、强度很低，容易发生大变形。隧道穿越活动断层时，若无相应工程措施应对，活动断层的错动，尤其是大位移错动，会造成隧道结构的严重破损，严重威胁行车及生命财产安全，也使得救援及灾后修复工作难以进行。因此，解决大位移活动断层错动对隧道结构的严重威胁，是隧道工程建设的重大技术难题。

在跨断层隧道的抗震及抗断方面，目前主要采取以下几种措施：(1)改善隧道衬砌材料的力学特性来提升结构的抗震性能，如采用钢纤维混凝土来增加阻尼，采用聚合物混凝土来降低刚度等；(2)设置减震缝，即减小衬砌节段长度，使断层错动时破坏集中于接缝处，而保证衬砌的整体性能；(3)根据断层可能的错动量，扩大隧道断面尺寸，在外衬和内衬之间填充多孔材料，通过外衬和内衬之间的间隙抵消断层错动影响，但超挖尺寸会受限于经济因素。

综上所述，目前虽然也有一部分隧道采用了隔离消能设计、铰接设计、超挖设计等相关措施进行跨越活动断层带的隧道修建，但由于方式较为单一，抵抗断层错动的能力有限，不能保证断层活动情况下隧道的安全运营，断层活动后隧道的整修任务艰巨，往往要耗费大量人力物力和时间成本进行抢修，影响隧道正常通行。

发明内容

本发明解决了现有技术中的不足，提供了一种用于断层破碎带的减震自复位隧道结构，该隧道结构不仅具有减震抗震的功能，而且能够在强震发生后，将错位的管节进行复位，大大缩减了抢修的时间，尽快恢复隧道内通行。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种用于断层破碎带的减震自复位隧道结构，至少包括普通段以及与断层破碎带相对应的扩挖段，所述扩挖段由外至内依次包括与围岩相接触的初衬层、由弹性减震材质填充的弹性减震层以及二衬层，所述二衬层由多个管节依次连接而成，管节与管节之间通过记忆合金弹簧连接固定；

所述二衬层的底部设置有复位架，复位架的顶面与二衬层的外轮廓相贴合，复位架的底部与初衬层相接触，且复位架的底部上设置有滚动单元，复位架与初衬层之间能够相对移动；

所述复位架的两侧面与初衬层的内壁之间横向设置有复位弹性臂，复位弹性臂中设置有用于减震的弹性阻尼杆以及用于复位的电动推杆，复位弹性臂的底端固定于初衬层的内壁上，复位弹性臂的顶端铰接于复位架的侧面。

所述复位弹性臂沿隧道行进方向均匀设置，且每一个管片对应的复位架的左右两侧均对应设置有复位弹性臂。

所述复位弹性臂包括：

相互平行设置的底板、层板以及顶板，层板中的中部设置有通道；

安装于顶板上方的用于连接复位架的铰接座；

设置于顶板和层板之间的多根阻尼杆，阻尼杆的顶部与顶板固定，阻尼杆的底部与层板固定，顶板和层板之间的间距弹性可变；