一种抗岩爆多层复合支护结构及施工方法

本发明涉及岩爆支护，尤其是涉及一种抗岩爆多层复合支护结构及施工方法。

背景技术：

1、由于我国西部开发计划的实施，需在川藏地区开挖多条交通隧道，由于地质历史原因，西部地区地质构造复杂，且存在于岩石内部的由于地质历史运动而形成的构造应力多，致使西部许多开挖的隧道均处在高地应力中，由于开挖隧道，围岩由初始的三维应力场转化为二维应力场，岩体内部结构会发生变形破坏，导致隧道开挖后一段时间内仍然会发生岩爆。

2、深部高地应力隧道施工岩爆发生的机理：隧道埋深越大，其内部由于地质活动存储的地应力越高，埋深过大的坚硬岩石由于地应力过高，在开挖过程中卸去其原有的载荷平衡，从而导致岩爆的发生。归根结底岩爆发生的原因即为隧道开挖过程中深埋的坚硬岩石所释放的能量大于其吸收的能量，而那部分多余的能量即是诱发岩爆发生的根本原因。

3、锚杆是一种将拉力载荷传递到稳定岩土层中以提高岩土截至自身稳定性和强度的支护系统。在高地应力的环境中，锚杆支护是最有效的加固方法，而目前在围岩加固中使用的传统锚杆因缓冲效果有限，对冲击力的抵消能力较低，不能对围岩渐进破坏起到很好的控制作用，导致在岩爆、大变形时围岩洞室支护中极易出现脱锚和锚杆被拔出、拉断，或锚杆与孔壁滑脱失效等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种抗岩爆多层复合支护结构及施工方法，以解决现有技术中围岩加固中使用的传统锚杆因缓冲效果有限，对冲击力的抵消能力较低，不能对围岩渐进破坏起到很好的控制作用，导致在岩爆、大变形围岩洞室支护中极易出现脱锚和锚杆被拔出、拉断，或锚杆与孔壁滑脱失效等问题的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种抗岩爆多层复合支护结构，包括混凝土层，所述混凝土层内壁设有防护锚网，所述防护锚网的内侧设有盖板，所述盖板内部设有增阻装置，所述增阻装置上方固定连接有固定装置，所述固定装置外侧设有支撑组件，所述增阻装置包括增阻套，所述增阻套内部一端设有吸能部，其另一端设有增阻部，所述增阻套内部设有锚杆，所述锚杆底部与楔形块固定连接，所述楔形块与所述增阻套内部相适配，所述楔形块一端与套杆固定连接，所述套杆外连接有限位组件。

3、优选的，所述固定装置包括套环，所述套环顶部固定连接有固定套，所述套环外侧设有所述支撑组件，所述支撑组件包括支撑杆，所述支撑杆与所述套环通过固定块相连接，所述固定块与所述支撑杆为铰接，所述支撑杆底部与连接板铰接，所述连接板底部固定连接有压板，所述压板与所述防护锚网相接触，所述支撑杆与定位组件铰接。

4、优选的，所述定位组件包括定位板，所述定位板与所述支撑杆铰接，所述定位板底部固定连接有滑杆，所述滑杆贯穿套筒并与所述套筒滑动连接，所述滑杆底部固定连接有活塞板，所述活塞板置于所述套筒内，所述活塞板与所述套筒内壁相贴合，所述活塞板上开设有通孔，所述滑杆外侧套设有限位弹簧，所述限位弹簧两端分别与所述定位板和所述套筒固定连接。

5、优选的，所述限位组件包括卡接杆，所述卡接杆外侧套设有限位杆并与所述限位杆滑动连接，所述限位杆内部设有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的两端分别与所述卡接杆和所述限位杆固定连接，所述限位杆的前端设有挂钩。

6、优选的，所述套杆内部固定连接有活动套，所述活动套内部设有支撑弹簧，所述支撑弹簧固定于推杆的底部，所述推杆置于所述套杆的内部，所述推杆与所述套杆为滑动连接，所述推杆外侧固定连接有滑板，所述滑板与所述套杆表面开设的滑槽滑动连接，所述推杆的底部外侧固定连接有限位块，所述限位块与所述卡接杆铰接。

7、优选的，所述活动套内部滑动连接有移动杆，所述移动杆顶端与所述支撑弹簧的底端固定连接，所述移动杆的底端固定连接有吸能头。

8、优选的，所述套杆上开设有多个通槽，所述限位杆与所述通槽相对应，所述卡接杆上开设有导向槽，所述导向槽内穿过导向杆，所述导向杆与所述通槽固定连接。

9、优选的，所述锚杆内部开设有内螺纹，所述锚杆内部设有螺纹杆，所述螺纹杆与所述锚杆为螺纹连接，所述螺纹杆的顶部固定连接有把手，所述螺纹杆底部转动连接有转动板，所述转动板底部固定连接有所述推杆。

10、优选的，所述盖板外侧固定连接有支撑块，所述支撑块与所述固定块相对应，所述支撑块与铰接板铰接，所述铰接板与所述套筒固定连接，所述套筒内部填充有缓冲液。

11、本发明还提供了一种抗岩爆多层复合支护结构的施工方法，包括以下步骤：

12、步骤一、先在围岩的洞室内部开设安装孔，并在洞室表面以及安装孔内喷射混凝土形成混凝土层，沿混凝土层的径向方向插入多根锚杆，使锚杆和套杆插入安装孔内部，并将防护锚网安装于混凝土层内壁并与混凝土层紧密贴合；

13、步骤二、将盖板套设在锚杆外侧，使锚杆和楔形块设置于增阻套内部，接着将套环套设于增阻套外侧，并对套环和增阻套进行固定，使多个支撑杆带动压板与防护锚网的表面接触，并使用螺钉将压板与防护锚网进行固定，对增阻套进行定位；

14、步骤三、转动把手，把手带动螺纹杆进行转动，螺纹杆在锚杆内部进行转动，使螺纹杆在锚杆内部滑动，从而使螺纹杆带动转动板进行移动，转动板带动推杆进行移动，推杆带动限位块进行移动，限位块带动卡接杆进行移动，并且使卡接杆在导向杆的限位下进行偏移，从而使卡接杆带动限位杆穿过通槽，并使限位杆在未凝固的混凝土中张开，并使移动杆和吸能头插入混凝土中，等待混凝土凝固。

15、因此，本发明采用上述一种抗岩爆多层复合支护结构及施工方法，具有以下有益效果：

16、(1)先在围岩的洞室内部开设安装孔，并在洞室表面上喷射混凝土形成混凝土层，沿混凝土层的径向方向插入多根锚杆，使多个锚杆和套杆插入多个安装孔内部，并将防护锚网安装于混凝土层内部并与混凝土层紧密贴合，使混凝土层上安装的多个盖板套设于锚杆外侧，使锚杆和楔形块设置于增阻套内部，接着将套环套设于增阻套外侧，并对套环和增阻套进行固定，对增阻套进行定位，岩爆发生时由于岩爆产生冲击动能，使冲击力对套杆进行冲击，使套杆推动楔形块和锚杆进行移动，从而使楔形块在增阻套内部进行移动，并使楔形块在增阻部内部滑动，从而使楔形块与增阻部相对移动将动能吸收，并使楔形块向吸能部内部移动，并使吸能部对楔形块进行限位，对动能进行吸收，并且在楔形块进入吸能部后，对吸能部位置向外扩张，对套环进行支撑，增大摩擦力。

17、(2)将套环放置于增阻套外侧，使套环对增阻套进行限位，下压多个支撑杆，使多个支撑杆对连接板和压板进行下压，使压板与防护锚网表面接触，从而使支撑杆对定位板进行下压，定位板对滑杆进行下压，使定位板对限位弹簧进行挤压，从而对定位板进行缓冲，并使滑杆带动活塞板下压，使活塞板在套筒内部滑动，使套筒内部的缓冲液从活塞板内部通孔流通，形成阻尼效果，增加缓冲效果，最终使压板与防护锚网表面紧密贴合，并使螺钉对压板和混凝土层进行连接，对压板固定。

18、(3)通过转动把手，使把手带动螺纹杆进行转动，从而使螺纹杆在锚杆内部进行移动，并使螺纹杆带动转动板进行移动，转动板移动带动推杆进行移动，从而使推杆带动限位块进行移动，使限位块带动卡接杆移动，卡接杆带动限位杆进行移动，并使导向杆对卡接杆进行限位，使卡接杆带动限位杆进行偏转，从而使多个限位杆向外张开，并使多个限位杆在未凝固的混凝土内部定位，等待混凝土凝固，使限位杆进行限位，使冲击力对吸能头冲击时，吸能头推动移动杆进行移动，使移动杆对支撑弹簧进行缓冲，并使套杆进行移动，并使套杆带动多个限位杆进行移动，使限位杆在混凝土内部移动，对套杆进行限位，提高稳定性，增强抗冲击能。

19、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。