[发明专利]高压磨料水射流隧道掘进方法有效
申请号: | 202110137386.0 | 申请日: | 2021-02-01 |
公开(公告)号: | CN113153336B | 公开(公告)日: | 2022-04-19 |
发明(设计)人: | 卢义玉;李晓红;葛兆龙;汤积仁;夏彬伟;高飞飞 | 申请(专利权)人: | 重庆大学 |
主分类号: | E21D9/10 | 分类号: | E21D9/10;E21F17/00;E21D9/00 |
代理公司: | 重庆华科专利事务所 50123 | 代理人: | 康海燕 |
地址: | 400030 *** | 国省代码: | 重庆;50 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 高压 磨料 水射流 隧道 掘进 方法 | ||
1.一种高压磨料水射流隧道掘进方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1,确认施工参数,采用高压磨料水射流装置对掌子面某处进行试切割,得到不同加工参数下的缝槽深度和缝槽宽度,再根据施工现场情况选定一组参数进行施工;
S2,划分掌子面网格,根据S1得到的施工参数划分掌子面网格;
S3,切割缝槽,高压磨料水射流装置的轴向喷嘴喷射的磨料水射流沿掌子面网格的切割线移动,切割岩体形成缝槽,所述缝槽将掌子面分隔为多个岩块;
S4,剥落岩块,利用高压水射流装置中的径向喷嘴喷射的磨料水射流对缝槽槽底进行径向切割,使得岩块剥落,将剥落下来的岩块运离掌子面。
2.根据权利要求1所述的高压磨料水射流隧道掘进方法,其特征在于,所述S1中的试切割具体为:所述高压磨料水射流装置泵压和流量恒定,采用不同磨料浓度、喷嘴参数、移动速度对掌子面进行切割,记录对应的缝槽深度和缝槽宽度。
3.根据权利要求1或2所述的高压磨料水射流隧道掘进方法,其特征在于:所述S2掌子面网格中的单元网格为矩形网格,单元网格长度L满足a<L≤2a,单元网格宽度W满足式中,a为缝槽深度,b为缝槽宽度,V为施工现场能够运输最大岩块体积。
4.根据权利要求1或2所述的高压磨料水射流隧道掘进方法,其特征在于:所述S3中轴向喷嘴以小幅度摆动进行切割,形成缝槽的宽度与轴向喷嘴振幅A相同,所述振幅A≥d1+2L1,所述d1为径向喷嘴的喷管直径,L1为径向喷嘴喷头的径向长度。
5.根据权利要求1或2所述的高压磨料水射流隧道掘进方法,其特征在于:所述S3中轴向喷嘴分别以垂向切割和斜向切割的方式沿掌子面网格的竖向切割线和横向切割线进行切割,垂向切割形成的缝槽与掌子面为垂直关系,斜向切割形成的缝槽与掌子面为非垂直关系。
6.根据权利要求5所述的高压磨料水射流隧道掘进方法,其特征在于:对相邻竖向切割线或横向切割线进行斜向切割时,两次斜向切割的轴向喷嘴喷射的磨料水射流与掌子面的入射角相等或互为补角;
当两次斜向切割的轴向喷嘴入射角相等时,形成的缝槽相互平行,利用高压水射流装置中的径向喷嘴对缝槽槽底进行径向切割,径向喷嘴的切断面经过同为斜向切割的相邻竖向切割线或横向切割线;
当两次斜向切割的轴向喷嘴入射角互为补角时,形成的缝槽相交,相交处的岩块断裂;使得竖向切割线和横向切割线之间的呈三棱柱状的岩块剥落;在掘进施工位置会留下多个间隔排布的呈三棱柱的岩块,留下的岩块之间以缝槽槽底为分隔线,采用S4切割、剥落留下的岩块。
7.根据权利要求5所述的高压磨料水射流隧道掘进方法,其特征在于:斜向切割时轴向喷嘴喷射的磨料水射流与掌子面的入射角为30~60°。
8.根据权利要求1或2所述的高压磨料水射流隧道掘进方法,其特征在于:在切割缝槽和剥落岩块时,沿掌子面由下至上逐层切割、剥落。
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