【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及支护，尤其涉及一种基于变形控制的高应力软岩、破碎围岩的支护工法及材料。
技术介绍
1、目前，锚喷支护、锚索喷支护、砌碹支护或现浇混凝土等支护形式被广泛的应用在水利、铁路、矿山井巷、公路、巷道工程当中。其中，井巷快速施工的过程中最主要的障碍和威胁是高地应力软岩、破碎的围岩。在巷道开挖的过程中，由于松软破碎的围岩表土层松软、坚固差、完整性差、安全可靠性差等问题，制约了施工进度。由其是在煤矿巷道的施工过程中，该问题非常明显，对巷道支护的安全状况产生了严重的影响。
2、相关技术中在支护上采取金属拱、锚网喷、锚索与钢筋混凝土浇灌支护等多种形式联合支护，例如，公开号为2023104284497的中国专利技术专利公开了一种矿洞巷道支护结构，包括内钢筋网片、钢筋锚杆和钢筋网立柱，所述内钢筋网片铺设在巷道的内侧面，所述钢筋锚杆用于锚固所述内钢筋网片，所述钢筋网立柱与所述内钢筋网片垂直并间隔设置，所述钢筋网立柱的外侧设置外钢筋网片，所述外钢筋网片上间隔设置加劲肋，所述内钢筋网片、钢筋网立柱和外钢筋网片形成的空间内填充泡沫混凝土材料。
3、但随着巷道开采深度的增加，尤其是在高应力软岩、破碎围岩的巷道中，易导致巷道软岩、围岩中集中应力和偏应力增加，引起软岩、围岩变性特征发生显著变化，且巷道深部地应力的传播，容易使深部巷道软岩、围岩不稳定，巷道围岩易表现出较大变形，使得上述支护结构在该情景下的应用受到限制，尤其是在变形量达到50-100mm，上述泡沫混凝土材料出现裂缝、破碎、松动和脱落等变形破坏现象，使得该支护结构失
技术实现思路
1、为了解决上述的问题，本申请的实施例中提供了一种基于变形控制的高应力软岩、破碎围岩的支护工法及材料，其在较大变形的软岩、围岩的支护过程中，具有支护稳定性较佳的优势。
2、为此，本申请的实施例中采用如下技术方案：
3、第一方面，本申请实施例提供了一种基于变形控制的高应力软岩、破碎围岩的支护工法及材料，包括以下步骤：
4、在待支护结构体表面构造锚杆孔并安装第一钢筋网，并利用锚杆进行第一钢筋网的固定；
5、于第一钢筋网的表面喷射第一混凝土材料以构造缓冲层，所述锚杆的尾端穿出所述缓冲层；
6、所述缓冲层初凝后，在缓冲层的表面喷射一层养护剂；
7、在所述缓冲层表面通过所述锚杆安装第二钢筋网；
8、以第二钢筋网为基底喷涂第二混凝土材料以构造支护层；
9、在支护层的表面喷射一层养护剂；
10、其中，所述第一混凝土材料包括以下重量份的组分：水泥100份、橡胶颗粒210-225份、掺合料60-80份、抗渗纤维10-20份、速凝剂2-5份、发泡剂3-7份、减水剂3-5份、水100-120份以及早强剂15-20份；所述抗渗纤维由重量比为2-4:3-4:2-4:1的玻璃纤维、粘胶纤维、聚氧化亚甲基纤维及聚酯纤维组成；所述玻璃纤维为两端封闭的中空纤维，且所述玻璃纤维中填充有抗裂修复材料；所述抗裂修复材料包括重量比为2-3:1-2:1-2:1的丙烯酸树脂、纳米羟基铝、硫酸铝钾和微硅粉；
11、所述第二混凝土材料包括改性水泥20-60份、掺合料20-40份、固化剂3-6份、增强纤维5-15份、减水剂0.5-1.5份、消泡剂0.01-0.05份，触变剂2-4份、高强骨料80-120份。
12、在该实施方式中，本申请通过设置双层钢筋网结构，可以有效提高支护的稳定性，增强围岩的承载能力。而且双层钢筋网以及锚杆结构为缓冲层和支护层的构造提供基底支撑，由第一混凝土材料构成的缓冲层既具有足够的柔度能够承受膨胀型软岩及高地应力软岩所产生的大形变，以转化其膨胀能及变形能，又满足在特定的时间段具有充分大的强度来控制膨胀型软岩和高地应力软岩的破坏性变形，以满足支护安全可靠性，且具有经济效益。缓冲层配合第二混凝土材料构成的支护层形成联合支护，缓冲层能够很好的将围岩的变形能与膨胀压力释放出来，大大降低了支护层受力，提升了支护结构的可靠性的。同时，第一混凝土材料和第二混凝土材料皆采用喷射法进行施工，且第一混凝土材料可在较短的时间内凝结固化，形成较高的强度，保证该工法具有较高的施工效率；第二混凝土材料具有高强高韧性的性能，配合喷射施工作业，使其适用面更广，可在各类复杂工况下施工，使得该工法在兼具施工效率的情况下，具有较佳的支护稳定性。
13、第一混凝土材料中的橡胶颗粒提供缓冲层较佳的弹性应变性能，而应对围岩所产生的较大形变，抗渗纤维的加入能够减少缓冲层中的裂缝及空洞等缺陷数量，从而提高缓冲层的抗折强度与抗拉强度，降低其发生折断的可能性，增强其抗折抗拉强度，提升缓冲层的安全性和结构稳定性。特别是抗渗纤维由重量比为2-4:3-4:2-4:1的玻璃纤维、粘胶纤维、聚氧化亚甲基纤维及聚酯纤维组成，利用本申请的抗渗纤维具有优良的柔韧性和分散性的优点，改善其与混凝土基体的相容性，可以使拌合好的混凝土拌合料均匀的保持原状稳定并减少系统的收缩和膨胀，将其喷射于待支护结构体建筑物的侧壁或顶部时，具有很好的稳定性，不易产生分层现象，而且玻璃纤维、粘胶纤维、聚氧化亚甲基纤维及聚酯纤维抗冲击强度较大，能够抑制混凝土干缩出现裂缝，使混凝土的抗松散性较好，磨损较小，抗渗压力较大，抗拉和抗折强度增大。在缓冲层中分布数量众多的纤维，分散的纤维可以减少混凝土的塑性收缩的应力，提高混凝土的抗裂性能。
14、其中，玻璃纤维是一种高强度纤维材料，可以在混凝土中起到增强材料的作用，提高混凝土的抗拉强度和韧性；粘胶纤维能够与混凝土中的水泥胶体形成黏结，提高混凝土的内聚力和抗剪强度，增强混凝土的整体性能；聚氧化亚甲基纤维具有较高的拉伸模量和抗拉强度，在混凝土中起到增强材料的作用，提高混凝土的抗拉强度；聚酯纤维是一种高强度纤维材料，在混凝土中起到增强材料的作用，提高混凝土的抗拉强度和韧性；玻璃纤维、粘胶纤维、聚氧化亚甲基纤维和聚酯纤维在缓冲层中分别发挥增强材料、抗裂、抗渗、增加黏结力、提高整体性能、增加韧性、提高抗冲击性、控制收缩开裂、防止渗漏、提高抗拉强度等作用，共同提高缓冲层结构的性能和耐久性。
15、此外，玻璃纤维中填充有抗裂修复材料，在缓冲层因受力产生裂缝时，玻璃纤维受到拉力破碎后，能够将自身内部的抗裂修复材料释放至裂缝处，抗裂修复材料中的丙烯酸树脂可以与混凝土裂缝表面形成牢固的黏结，填充混凝土裂缝并与周围的混凝土结构紧密连接，增强结合强度；纳米羟基铝颗粒具有较小的尺寸和高比表面积，可以渗入混凝土裂缝，填补裂缝空隙，增强裂缝的闭合性能，而且纳米羟基铝颗粒可在裂缝处形成微观胶凝体，提高混凝土抗裂能力，有效抑制裂缝的扩展；硫酸铝钾具有胶凝性能，可以与混凝土中的水分发生反应并生成胶状物质，填充混凝土裂缝，增强材料的连续性和耐久性；硫酸铝钾具有胶凝性能，可以与混凝土中的水分发生反应并生成胶状物质，填充混凝土裂缝，增强材料的连续性和耐久性，硫酸铝钾的固化过程会产生结晶产物，填充混凝土裂缝，形成坚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于变形控制的高应力软岩、破碎围岩的支护工法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的支护工法，其特征在于，所述第一混凝土材料和第二混凝土材料中的掺合料由重量比为2-4:1的介孔分子筛及沸石粉组成。
3.根据权利要求1所述的支护工法，其特征在于，所述增强纤维包括有机纤维和无机纤维，所述有机纤维和无机纤维的重量比为1-3:2-5。
4.根据权利要求3所述的支护工法，其特征在于，所述有机纤维选自聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚氧化亚甲基纤维中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的支护工法，其特征在于，所述无机纤维选自玄武岩纤维、海泡石纤维、钢纤维中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的支护工法，其特征在于，所述触变剂包括重量比为0.2-0.8:2-5：2-5的纳米氧化铝纤维、纳米氧化硅纤维和纳米碳纤维。
7.根据权利要求1所述的支护工法，其特征在于，所述第二混凝土材料还包括:聚丙烯酸酯5-8份、海藻酸钠2-10份。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的支护工法，其特征在于，所述养护剂包
9.一种基于变形控制的高应力软岩、破碎围岩的支护材料，其特征在于，包括第一混凝土材料和第二混凝土材料；
10.权利要求1-7任意一项所述的支护工法的应用，其特征在于，所述支护工法可应用在煤矿巷道的支护、深基础工程基坑支护、地铁巷道壁支护、大型或高层建筑物的地基支护、公路巷道和水工隧洞支护中的任意一种。
...【技术特征摘要】
1.一种基于变形控制的高应力软岩、破碎围岩的支护工法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的支护工法，其特征在于，所述第一混凝土材料和第二混凝土材料中的掺合料由重量比为2-4:1的介孔分子筛及沸石粉组成。
3.根据权利要求1所述的支护工法，其特征在于，所述增强纤维包括有机纤维和无机纤维，所述有机纤维和无机纤维的重量比为1-3:2-5。
4.根据权利要求3所述的支护工法，其特征在于，所述有机纤维选自聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚氧化亚甲基纤维中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的支护工法，其特征在于，所述无机纤维选自玄武岩纤维、海泡石纤维、钢纤维中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的支护工法，其特征在于，所述触变剂包括重量比为0.2-0.8:2-5：2-5的纳米氧化铝纤维、纳米氧化硅纤维和...
【专利技术属性】
技术研发人员：李豪，卫婧，戴诗媛，李瑞明，
申请(专利权)人：北京驻地新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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