[发明专利]一种膨胀性隧道围岩的卸压方法

权利要求书

1.一种膨胀性隧道围岩的卸压方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

(1)探明因隧道施工导致膨胀性围岩的扰动范围；

(2)试验确定膨胀性围岩试块的孔隙率n、膨胀率α及抗压强度σ_ci；

(3)判断隧道是否需要卸压换填施工，若需要进行卸压换填则进入步骤(4)；

(4)初步确定膨胀性围岩卸压换填的位置和深度；

(5)计算膨胀性围岩的弹性模量E_m及抗压强度σ_cm；

(6)根据膨胀性围岩的物理力学参数选取弹性体换填材料类型；

(7)计算确定卸压换填孔的孔径、孔深、孔数及孔距；

(8)选择直径及长度合适的弹性体换填材料；

(9)施工现场测量放线定位卸压换填孔孔位，钻孔、吹孔施工；

(10)将弹性体换填材料填充至卸压换填孔内，尾部预留封孔段；

(11)水泥砂浆填充卸压换填孔的封孔段封孔；

所述步骤(6)中选取的弹性体换填材料应满足下列要求：

1)选取的弹性体换填材料的弹性模量E₁及应力均小于岩(土)体弹性模量E_m及抗压强度σ_cm；

2)选取的弹性体换填材料的体积压缩率ε不小于30％；

所述弹性体换填材料可以为固体弹性材料，也可以为注浆类弹性材料；

所述步骤(7)中包括如下具体步骤：

1)计算岩(土)体膨胀充满岩土体孔隙后的膨胀体积V_β；

2)卸压换填孔位置及深度根据步骤(4)所述膨胀性围岩卸压换填的位置和深度初步确定；

3)由膨胀性岩(土)体膨胀充满岩(土)体孔隙之后的膨胀体积V_β等于弹性体换填材料压缩体积V_γ的变形协调条件计算卸压换填孔孔径、孔深、孔数及孔距；

所述步骤(7)中的1)步骤，膨胀性岩(土)体膨胀充满岩(土)体孔隙后的膨胀体积V_β的计算公式为：V_β＝V_α-V_V＝α·V-n·V，所述孔隙率其中V_V为膨胀性岩(土)体孔隙体积，V为膨胀性岩(土)体未膨胀时总体积，所述膨胀率其中V_a为膨胀性岩(土)体膨胀的体积，V为膨胀性岩(土)体未膨胀时总体积；

所述弹性体材料压缩体积为V_γ，由膨胀性岩(土)体膨胀充满岩(土)体孔隙之后的膨胀体积V_β等于弹性体压缩体积V_γ的变形协调条件V_β＝V_γ计算确定卸压孔参数，计算公式如下：

式中，D—卸压换填孔直径/弹性体材料直径；

L—弹性体材料长度，即卸压换填孔深度H减去尾端预留封孔段；

η—卸压换填孔个数；

ε—弹性体材料的体积压缩率。

2.根据权利要求1所述的一种膨胀性隧道围岩的卸压方法，其特征在于，所述步骤(3)中包括如下具体步骤：

1)根据权利要求1所述的步骤(2)得到膨胀性岩(土)试块的孔隙率均值n、膨胀率均值α；

2)判断是否需要卸压换填施工：若n≥α则无需进行卸压换填施工，若n＜α则需要进行卸压换填施工。

3.根据权利要求1所述的一种膨胀性隧道围岩的卸压方法，其特征在于，所述步骤(4)中包括如下具体步骤：

1)根据权利要求1所述的步骤(1)得到膨胀性围岩在隧道施工过程中的扰动范围；

2)在不损坏较好围岩的原则下，卸压换填范围初步取为膨胀性围岩的松动范围，最终卸压换填孔施工位置和深度根据计算结果、地质条件、施工条件和控制原则综合确定。