[实用新型]用于获得深埋围岩驱动应力比的隧洞布置结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于获得深埋围岩驱动应力比的隧洞布置结构。适用于深埋地下工程。 

背景技术

由于埋深较大，深埋围岩普遍存在应力和强度之间的尖锐矛盾，导致开挖以后围岩的破裂损伤将随时间不断扩展，围岩强度和结构安全性也将相应不断衰减。由于破裂发展往往发生在应力水平低于围岩峰值强度，甚至在弹性状态的情况下，就会出现裂纹扩展问题。可以预见，随着工程施工期的结束，深埋围岩破裂扩展必将影响工程运行期间的安全性，必须在工程的施工期解决好这种潜在问题。

我国正大力发展深埋地下工程，在深埋条件下高地应力是不得不面对的一个问题，将导致围岩出现一系列新的破坏现象，破裂的时间效应便是其中之一。地下工程通常要达到100年的使用寿命，运行后重新进行开挖和缺陷处理并不现实，要求我们在施工阶段就必须处理好此一问题。

利用驱动应力比来描述围岩破裂时间效应是随着颗粒流程序的发展而受到重视的，利用程序中先进的数值模型来模拟破裂扩展的时间效应。驱动应力比就是作用在岩石上的应力与岩石峰值之间的比值，随着作用应力大小的不同，岩石的破坏时间也随之不同，通过收集两者之间的相互影响关系来分析岩石破裂的时间效应。但是目前所有的研究成果都是利用室内试验获得的数据来完成的，由于现场围岩和室内岩样之间存在尺度的差别，室内试验的数据并不能直接应用到现场实践中，阻碍了该方法的普及和应用，其中的根本原因就是现场缺乏测量驱动应力比的手段，无法为数值分析提供基本的参考数据。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种用于获得深埋围岩驱动应力比的隧洞布置结构，可直接获得现场的驱动应力比，并可对围岩的破裂随时间的发展情况做出科学的预测，保证地下工程的永久稳定。

本实用新型所采用的技术方案是：一种用于获得深埋围岩驱动应力比的隧洞布置结构，其特征在于：在深埋围岩的现场环境中，开挖一条剥离试验洞，在剥离试验洞的单侧或双测布置测试洞，以剥离试验洞的洞壁为初始位置至测试洞之间为逐层开挖的剥离区，每次出现的剥离区与测试洞之间均设置钻孔并在钻孔内埋设试验仪器。

所述剥离区的层数为3~5层，每层厚度为1~1.5m。

第一次的钻孔从测试洞直至剥离试验洞的洞壁外侧。 

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出通过改变测试洞和剥离试验洞之间的岩柱厚度来改变试验洞的应力状态，并通过应力监测、应变监测、声发射测试和声波检测获得综合性的评价数据，为后期的分析工作提供依据。通过本实用新型可以直接获得现场的驱动应力比，并对围岩的破裂随时间的发展情况做出科学的预测，有利于指导现场的支护设计，保证地下工程的永久稳定。 

附图说明

图1为本实用新型的剖面布置图。

图2为本实用新型的平面图。

具体实施方式

深埋围岩的地应力场随着开挖尺寸的不同而不同，特别是处于深埋环境中，地应力与岩体强度之间的矛盾更加尖锐，通过对洞室尺寸的改变有望获得不同的应力状态。

如图1、图2所示，本实施例为一种用于获得深埋围岩驱动应力比的隧洞布置结构，通过改变测试洞和剥离试验洞之间的岩柱厚度来改变试验洞的应力状态，并通过应力监测、应变监测、声发射测试和声波检测获得综合性的评价数据，为后期的分析工作提供依据。在深埋围岩的现场环境中，开挖一条剥离试验洞4，并在剥离试验洞的单侧或双侧布置测试洞5（可根据现场实际情况和工程需要，选择布置测试洞5的数量和位置），剥离试验洞4洞壁至测试洞5洞壁之间的岩体为将要逐层开挖的剥离区，本实施例的剥离区具有三层，每层厚度大约为1~1.5m。

本实施例的具体实施步骤如下：

1、在深埋围岩的现场环境中，进行剥离试验洞4和双侧的测试洞5开挖。

2、首先，在测试洞5内向剥离试验洞4钻孔直达剥离试验洞的洞壁外侧（图1中0位置），在钻孔6内（图1的0位置）埋设试验仪器，包括应力计、声发射探头、应变计等，随后利用这些仪器进行应力监测、应变监测、声发射测试和声波检测，获得初始的监测数据，确定初始的松动圈。

3、进行剥离区的第一次剥离开挖（挖去0位置的岩体），厚度大约为1~1.5m，增加剥离试验洞4承受的荷载作用，改变剥离试验洞4的应力状态，再次钻孔（深度到达图1的1位置），并在钻孔6内重新埋设试验仪器进行测试，获得剥离开挖的第一次的监测数据。

4、重复进行第二次、第三次的剥离开挖，厚度与第一次相同，同时在相应的钻孔深度内（图1中1、2位置）埋设试验仪器，并进行应力、应变和损伤监测。

根据现场实际情况和工程需要，可重复进行更多次的剥离开挖，并在相应的钻孔深度内进行应力、应变和损伤监测，直到获得足够数量的驱动应力比数据来支撑后期的分析工作。