[发明专利]一种控制矿山法隧道二次衬砌水压力的方法

权利要求书

1.一种控制矿山法隧道二次衬砌水压力的方法，其特征在于：

计算考虑纵向效应的二次衬砌水压力：假设隧道横向排水系统堵塞段沿着隧道纵向位于平直段，从堵塞段中点至堵塞段端点纵向长度为L，其两端点处的水压力为0，则堵塞段的中点部位水压力最高，取为P；假设堵塞段沿程地下水渗入量为q₁，排水系统堵塞后的排水能力为q₂，其中q₂＜q₁，地下水余量为q，q＝q₁－q₂，该地下水余量沿初期支护与衬砌结构之间的空间流动；隧道排水层的总面积为A，渗透系数为k；根据对称性，取堵塞段的一半进行分析，取一个微元体考虑，按达西渗流公式：

x·q+q·dx＝-A·k·dP/dx(1)，式(1)两边对x积分得到：

引入边界条件，x＝0时，P＝P₀；x＝L时，P＝0；则任一位置处的水压力为：

堵塞段二次衬砌最大水压力位于堵塞段中点，

最大水压力

根据式(4)，通过以下三种方法之一或几种组合来控制矿山隧道二次衬砌水压力：

一、当排水层的总面积及其渗透系数、堵塞段长度一定时，通过控制地下水余量q来控制二次衬砌最大水压力；

二、当地下水余量q以及堵塞段长度L大小一定时，通过调整排水层的总面积A及其渗透系数k来控制二次衬砌水压力；

三、当地下水余量q、衬砌背后排水层的总面积A及其渗透系数k均一定时，通过改变堵塞段的长度L来控制二次衬砌最大水压力。

2.根据权利要求1所述的控制矿山法隧道二次衬砌水压力的方法，其特征在于，采用以下措施之一或几种组合来调整地下水余量q：

A)通过调整注浆止水圈的厚度或注浆止水圈的渗透系数来调整地下水渗入量q₁；

B)通过调整初期支护喷射砼的厚度或密实度来调整地下水渗入量q₁；

C)通过改变纵向排水盲管管径来调整排水系统堵塞后的排水能力q₂；

D)通过调整环向排水系统间距及排水管径大小来调整排水系统堵塞后的排水能力q₂。

3.根据权利要求1所述的控制矿山法隧道二次衬砌水压力的方法，其特征在于：由于排水层的总面积A等于排水层沿着隧道衬砌外轮廓敷设长度和排水层厚度的乘积，故隧道轮廓一定后，通过改变排水层的厚度来调整排水层的总面积A，从而控制二次衬砌水压力。

4.根据权利要求1或3所述的控制矿山法隧道二次衬砌水压力的方法，其特征在于：采用凹凸型排水板代替土工布来增加渗透系数k，从而降低二次衬砌水压力。

5.根据权利要求1所述的控制矿山法隧道二次衬砌水压力的方法，其特征在于：沿着隧道纵向间隔一定长度设置泄压环，将排水层截断，使地下水余量直接排放至洞内，从而起到降压的作用。

6.根据权利要求5所述的控制矿山法隧道二次衬砌水压力的方法，其特征在于：上述间隔长度根据拟控制的水压大小计算确定。

7.根据权利要求5所述的控制矿山法隧道二次衬砌水压力的方法，其特征在于：所述泄压环是指：在隧道拱墙部位的二次衬砌以及衬砌背后的防水板与排水层沿纵向均断开一段距离且隧道底部仰拱部位衬砌保持纵向连续形成的环向排水沟槽，并在所述环向排水沟槽处贴着二次衬砌内表面安装环向接水盒，并将通过排水层进入环向排水沟槽内的地下水引流进入到墙角的纵向水沟。

8.根据权利要求7所述的控制矿山法隧道二次衬砌水压力的方法，其特征在于：所述环向接水盒两侧与二次衬砌可拆卸连接。

9.根据权利要求7所述的控制矿山法隧道二次衬砌水压力的方法，其特征在于：所述环向排水沟槽的宽度根据检修需要确定，其范围为20～40cm。