一种黄土隧道骨架锚杆组合支护系统及支护方法技术方案

本发明专利技术涉及隧道组合锚杆支护体系技术领域，公开了一种黄土隧道骨架锚杆组合支护系统及支护方法，通过在隧道的边沿处以及隧道两侧底部分别设置若干组悬吊锚杆和锁脚锚杆，其中若干组悬吊锚杆的一端沿着隧道的边沿处垂直固定设置，另一端伸入隧道的边沿围岩内，对隧道边沿提供拉力，若干锁脚锚杆分布在隧道底部两侧，其中若干锁脚锚杆的一端固定在隧道上，另一端伸入隧道底部围岩内固定，对隧道的底部两侧提供支撑力，隧道围岩与稳定岩体结合在一起而产生悬吊效果

【技术实现步骤摘要】
一种黄土隧道骨架锚杆组合支护系统及支护方法


[0001]本专利技术涉及隧道组合锚杆支护体系
，具体为一种黄土隧道骨架锚杆组合支护系统及支护方法
。

技术介绍

[0002]目前人类进入开发利用地下空间的年代，随着我国经济的飞速发展，隧道工程更是进入了高速发展阶段
。
隧道的围岩和环境地质条件也变得更加复杂具有挑战性，而围岩大变形是一类危害程度大
、
整治费用高的隧道灾害，这给工程建设造成极大的困难和损失
。
隧道长大
、
深埋的特点日趋明显，在一定的围岩地质和环境地质条件下易于发生围岩大变形等地质灾害
。
大变形灾害不仅延误工期，而且造成工程费用的急剧增加
。
[0003]对于发生大变形的隧道，学者们研究了不同的支护理论，并大量应用于实际工程
。
随着对深埋隧道大变形机制认识的不断深化，各种各样的支护措施和手段不断涌现，目前在隧道支护中锚杆支护是最为常用的一种支护方式，但是锚杆单一的支护形式使锚杆作用的发挥有很大限制，不能充分发挥大变形隧道围岩支护原则
。
在实际工程实践中我们发现，在大变形岩体条件下，传统锚杆的支护方式存在着上述一些问题：
[0004](1)
隧道围岩变形较大时，塑性区范围较大，锚杆长度需要相应加长，但锚杆全部加长容易导致施工的困难和造价的提高
。
[0005](2)
隧道多用全长锚固锚杆，其在围岩中各部分受力差异较大，具体体现为锚杆中间轴力最大，两端剪应力最大
。
大变形隧道中塑性区范围比较大，锚杆支护时加固圈较厚，故锚杆要穿过塑性区进行支护需要较长的长度，此时锚杆两端围岩的相对变形大，由此产生的剪应力会超过粘结剂的抗剪强度导致锚杆失效
。
[0006](3)
在大变形隧道中使用全长锚固的长锚杆，根据中性点理论可知锚杆两端剪应力较大，隧道近区围岩局部破坏的可能性很大，这导致长锚杆不能发挥其本来的效果，而深部围岩受锚杆拉动变形也会较大
。

技术实现思路

[0007]为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种黄土隧道骨架锚杆组合支护系统及支护方法，以解决现有技术中隧道围岩存在变形松弛隐患的技术问题
。
[0008]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0009]一种黄土隧道骨架锚杆组合支护系统，包括若干组悬吊锚杆和锁脚锚杆；
[0010]若干组悬吊锚杆沿着隧道的边沿处分布，其中若干组悬吊锚杆的一端沿着隧道的边沿处垂直固定设置，另一端伸入隧道的边沿围岩内，对隧道边沿提供拉力；
[0011]若干锁脚锚杆分布在隧道底部两侧，其中若干锁脚锚杆的一端固定在隧道上，另一端伸入隧道底部围岩内固定，对隧道的底部两侧提供支撑力
。
[0012]优选的，隧道的边沿处设置钢拱架，若干组悬吊锚杆和锁脚锚杆的一端分别通过固定在钢拱架上，另一端分别伸入隧道的围岩内，对隧道提供拉力和支撑力
。
[0013]优选的，悬吊锚杆包括伸缩杆组件和第一骨架，所述第一骨架设置在伸缩杆组件的一端，伸缩杆组件的另一端固定在隧道上，所述第一骨架通过伸缩杆组件伸入隧道的围岩内设置，当伸缩杆组件处于伸长状态时，第一骨架呈外撑结构，第一骨架插入围岩内；当伸缩杆组件处于缩短状态时，第一骨架呈内收结构
。
[0014]进一步的，伸缩杆组件包括第一管件
、
第二管件和第三管件；所述第一骨架分别装配在第一管件的端部以及第二管件的管体上，所述第一管件的另一端活动套接在第二管件内，第二管件的一端活动套接在第三管件内，所述第三管件的另一端固定在隧道上，第一管件上分别设有注浆孔
。
[0015]更进一步的，第一骨架包括若干插接杆和连接杆，若干插接杆的一端分别环绕固定在第一管件的端部，若干连接杆分别环绕固定在第二管件的管体上，若干插接杆和连接杆对应连接，当第一管件向第二管件内收缩时，若干插接杆通过连接杆的带动向第二管件靠拢；当第一管件拉出第二管件时，若干插接杆通过连接杆的带动向外撑开
。
[0016]优选的，锁脚锚杆包括螺纹杆组件和第二骨架；所述第二骨架设置在螺纹杆组件的一端，螺纹杆组件的另一端固定在隧道上，所述第二骨架通过螺纹杆组件伸入隧道的围岩内设置，当螺纹杆组件处于伸长状态时，第二骨架呈外撑结构，第二骨架插入围岩内；当螺纹杆组件处于缩短状态时，第二骨架呈内收结构
。
[0017]进一步的，螺纹杆组件包括中空内螺纹杆
、
中空外螺纹杆
、
弹性件和限位结构；所述第二骨架固定在中空内螺纹杆的端部以及弹性件上，所述限位结构螺纹套设在中空外螺纹杆上；所述中空内螺纹杆的另一端螺纹连接在中空外螺纹杆上，且中空内螺纹杆与限位结构之间存在间隙，所述弹性件设置在中空内螺纹杆与限位结构之间，并通过弹性件带动第二骨架撑开或收拢
。
[0018]更进一步的，第二骨架包括若干外撑杆和钢制骨架；若干外撑杆的一端分别环绕固定在中空内螺纹杆的端部，若干钢制骨架的一端分别环绕固定在弹性件上，若干外撑杆和钢制骨架对应连接，当弹性件向限位结构靠近时，若干外撑杆通过钢制骨架的带动向限位结构靠拢；当弹性件向中空内螺纹杆靠近时，若干外撑杆通过钢制骨架的带动向外撑开
。
[0019]优选的，若干组悬吊锚杆和锁脚锚杆的外表面均覆盖耐腐蚀层
。
[0020]一种黄土隧道骨架锚杆组合支护系统的支护方法，基于上述所述的一种黄土隧道骨架锚杆组合支护系统，包括如下过程：
[0021]在隧道的边沿上部分布若干悬吊锚杆，悬吊锚杆把被锚结构物或岩土荷载传递给稳定地层的拉杆，将软弱岩层吊挂在上面坚固稳定的岩层上，使因巷道开挖而引起松动的岩块连接在松动区外的完整坚固岩石上，通过悬吊锚杆的拉力将层状岩层组合起来形成组合梁结构进行支护，并将原视为叠合梁的岩层挤紧，增大岩层间的摩擦力；
[0022]在隧道的两侧底部分别分布若干锁脚锚杆，锁脚锚杆穿过软弱
、
松动
、
不稳定的岩土体，锚固在深层稳定的岩土体上，将若干锁脚锚杆在隧道的两侧底部排列，使相邻锁脚锚杆各自形成的压缩区相互重叠形成压缩带，压缩带内的松动地层通过锚杆加固，对隧道提供支撑力
。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0024]本专利技术提供了一种黄土隧道骨架锚杆组合支护系统，通过在隧道的边沿处以及隧道两侧底部分别设置若干组悬吊锚杆和锁脚锚杆，其中若干组悬吊锚杆的一端沿着隧道的
边沿处垂直固定设置，另一端伸入隧道的边沿围岩内，对隧道边沿提供拉力，若干锁脚锚杆分布在隧道底部两侧，其中若干锁脚锚杆的一端固定在隧道上，另一端伸入隧道底部围岩内固定，对隧道的底部两侧提供支撑力，隧道围岩与稳定岩体结合在一起而产生悬吊效果
、
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种黄土隧道骨架锚杆组合支护系统，其特征在于，包括若干组悬吊锚杆
(1)
和锁脚锚杆
(2)
；若干组悬吊锚杆
(1)
沿着隧道
(4)
的边沿处分布，其中若干组悬吊锚杆
(1)
的一端沿着隧道
(4)
的边沿处垂直固定设置，另一端伸入隧道
(4)
的边沿围岩内，对隧道
(4)
边沿提供拉力；若干锁脚锚杆
(2)
分布在隧道
(4)
底部两侧，其中若干锁脚锚杆
(2)
的一端固定在隧道
(4)
上，另一端伸入隧道
(4)
底部围岩内固定，对隧道
(4)
的底部两侧提供支撑力
。2.
根据权利要求1所述的一种黄土隧道骨架锚杆组合支护系统，其特征在于，所述隧道
(4)
的边沿处设置钢拱架
(3)
，若干组悬吊锚杆
(1)
和锁脚锚杆
(2)
的一端分别通过固定在钢拱架
(3)
上，另一端分别伸入隧道
(4)
的围岩内，对隧道
(4)
提供拉力和支撑力
。3.
根据权利要求1所述的一种黄土隧道骨架锚杆组合支护系统，其特征在于，所述悬吊锚杆
(1)
包括伸缩杆组件和第一骨架，所述第一骨架设置在伸缩杆组件的一端，伸缩杆组件的另一端固定在隧道
(4)
上，所述第一骨架通过伸缩杆组件伸入隧道
(4)
的围岩内设置，当伸缩杆组件处于伸长状态时，第一骨架呈外撑结构，第一骨架插入围岩内；当伸缩杆组件处于缩短状态时，第一骨架呈内收结构
。4.
根据权利要求3所述的一种黄土隧道骨架锚杆组合支护系统，其特征在于，所述伸缩杆组件包括第一管件
(12)、
第二管件
(13)
和第三管件
(14)
；所述第一骨架分别装配在第一管件
(12)
的端部以及第二管件
(13)
的管体上，所述第一管件
(12)
的另一端活动套接在第二管件
(13)
内，第二管件
(13)
的一端活动套接在第三管件
(14)
内，所述第三管件
(14)
的另一端固定在隧道
(4)
上，第一管件
(12)
上分别设有注浆孔
(11)。5.
根据权利要求4所述的一种黄土隧道骨架锚杆组合支护系统，其特征在于，所述第一骨架包括若干插接杆
(15)
和连接杆
(16)
，若干插接杆
(15)
的一端分别环绕固定在第一管件
(12)
的端部，若干连接杆
(16)
分别环绕固定在第二管件
(13)
的管体上，若干插接杆
(15)
和连接杆
(16)
对应连接，当第一管件
(12)
向第二管件
(13)
内收缩时，若干插接杆
(15)
通过连接杆
(16)
的带动向第二管件
(13)
靠拢；当第一管件
(12)
拉出第二管件
(14)
时，若干插接杆
(15)
通过连接杆
(16)
的带动向外撑开
。6.
根据权利要求1所述的一种黄土隧道骨架锚杆组合支护系统，其特征在于，所述锁脚锚杆
(2)

【专利技术属性】
技术研发人员：邱军领，邹祯祥，刘得第，钱欣玉，赵凯，冀成，陈宇华，赖金星，冯志华，杨鹏博，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：