[发明专利]一种约束混凝土拱架支护系统径向耦合特性评价方法

说明书

本发明公开了一种约束混凝土拱架支护系统径向耦合特性评价方法，其中通过在围岩内钻孔放置多点位移计，在约束混凝土拱架位置粘贴应变片及对应核心混凝土内部放置应变砖，二次衬砌时，定点埋设多点位移计，通过应变与位移间的转化，得到约束混凝土支护系统径向耦合系数K，直观评价约束混凝土拱架整体的耦合特性。本发明操作简单易行，在实际施工中具有很大可操作性，数据处理简单直观，能够很好的反映约束混凝土拱架的钢混耦合特性，为进一步修改拱架支护参数提供参考，从而保证约束混凝土拱架工程施工的安全性和经济性。

技术领域

本发明涉及一种约束混凝土拱架支护系统径向耦合特性评价方法。

背景技术

随着我国隧道建设的不断发展，隧道的跨度越来越大，施工过程中经常遇到高地应力、软岩、断层破碎带、偏压、淋水等复杂条件使隧道围岩支护困难，造成变形破坏，严重影响施工安全，传统的支护方式在面对这些工程难题时，往往显得力不从心。而作为一种新型的支护方式，约束混凝土拱架支护拥有延性大，抗压强度高，结构灵活等一系列优势，正逐渐在隧道建设中扮演着越来越重要的角色。

然而到目前为止，国内外对于约束混凝土的理论研究尚不完善，现场约束混凝土拱架支护参数设计仍主要以经验为主，缺乏完善的设计思路以及拱架支护效果的系统评价方法。

因此，设计一种评价方法来检测约束混凝土拱架支护系统的径向耦合特性，对于了解整个约束混凝土拱架支护系统的受力情况，对于为以后现场拱架的设计提供参考具有重要意义。

发明内容

本发明为了解决上述问题，本发明提出了一种约束混凝土拱架支护系统径向耦合特性评价方法，该方法能够评价约束混凝土拱架支护后围岩、钢管、混凝土以及二次衬砌的耦合特性，为下一步约束混凝土支护参数的调整提供参考。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种约束混凝土拱架支护系统径向耦合特性评价方法，包括如下步骤：

步骤一：开挖隧道，对开挖后的隧道进行临时支护；挂钢筋网，然后在围岩表面喷射一层混凝土，对喷射了混凝土的围岩表面进行定点钻孔，引出多点位移计的测绳，并将钻孔封堵；

步骤二：在约束混凝土拱架外部粘贴应变片，内部粘贴应变砖，在所述的应变砖上粘贴应变片，随后灌注并安装约束混凝土拱架；

步骤三：喷射外层混凝土，立模浇筑二次衬砌，并在二次衬砌上进行定点钻孔，在孔内埋设多点位移计，引出多点位移计的测绳，并将钻孔封堵；

步骤四：将步骤一和步骤三中的多点位移计的电缆连接至相应仪器上，读取围岩的径向位移Δl_w以及衬砌的径向位移Δl_l；

步骤五：将所述的应变片连接线连接至接收仪上，读取核心混凝土以及钢管的应变，并将其转化为位移；

步骤六：综合围岩的径向位移、衬砌的径向位移、核心混凝土的径向位移以及约束混凝土拱架的外部钢管的径向位移，计算约束混凝土拱架支护系统径向耦合系数K，确定围岩、衬砌、核心混凝土以及钢管的耦合特性，从而评价整个约束混凝土拱架的受力性能。

进一步地，步骤一及步骤三中，埋设多点位移计的过程为：首先进行钻孔，然后将多点位移计的基点锚头置于孔内底部，引出测绳，随后进行灌浆封孔。

优选的，灌浆封孔时采用与围岩喷射混凝土配比相一致的水泥砂浆对钻孔进行灌浆。直至灌满为止。

进一步地，步骤二中，约束混凝土拱架的组装方法如下：

在用于约束混凝土的钢管短柱的外部粘贴应变片，内部粘贴应变砖，在所述的应变砖上也粘贴应变片；粘贴在内部的应变片用于检测钢管短柱内部核心混凝土的应变，外部应变片检测钢管短柱的应变；对每一节钢管短柱灌注混凝土，然后将各个浇筑混凝土后的钢管短柱架设成约束混凝土拱架。