非牛顿流体衬砌支护结构及施工方法
专利汇可以提供非牛顿流体衬砌支护结构及施工方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 非 牛 顿 流体 衬砌支护结构，包括隧洞初次衬砌体，隧洞初次衬砌体与隧洞二次衬砌体之间设置有一定空间形成预留 变形 层，预留变形层内放置有 非 牛顿流体 充填物；非牛顿流体充填物包括内部填充有非牛顿流体的全封闭袋体， 橡胶 阀 上开设有注 水 孔以及卸压／注浆孔，封闭袋体与围岩相对应的外侧面还设置有第二注水孔，第二注水孔与埋设于非牛顿流体充填物内部的非牛顿流体内的第二主注水管连通，第二主注水管每隔一段距离连接有拱形分注水管。本 发明 提供的非牛顿流体衬砌支护结构及施工方法，可以解决二衬 钢 拱架受 力 不均匀、支护能力差的问题，将围岩对二衬结构所施加的点力或线力均化为面力，提高了二衬结构的利用率。，下面是非牛顿流体衬砌支护结构及施工方法专利的具体信息内容。
1.一种非牛顿流体衬砌支护结构，包括在隧洞（1）的围岩（2）上插锚杆、挂网、喷射混凝土形成的隧洞初次衬砌体（3），隧洞初次衬砌体（3）外表面设置有隧洞二次衬砌体（4），其特征在于：隧洞初次衬砌体（3）与隧洞二次衬砌体（4）之间设置有一定空间形成预留变形层（5），预留变形层（5）内放置有非牛顿流体充填物（7）；非牛顿流体充填物（7）包括内部填充有非牛顿流体的全封闭袋体（10），全封闭袋体（10）与围岩（2）相对应的外侧面设置有橡胶阀（16），橡胶阀（16）上开设有注水孔（13）以及卸压／注浆孔（14），非牛顿流体充填物（7）的非牛顿流体内部埋设有沿隧洞延伸方向设置的平行的第一主注水管（17）和第二注水管（9），第二主注水管（9）每隔一段距离连接有拱形分注水管（18），第一主注水管（17）、第二主注水管（9）以及拱形分注水管（18）上均匀布设有多个出水孔，第一主注水管（17）、第二主注水管（9）与注水孔（13）连通。
2.根据权利要求1所述的非牛顿流体衬砌支护结构，其特征在于：全封闭袋体（10）外部由内至外依次包裹有土工布（11）及铁丝网（12）。
3.根据权利要求1所述的非牛顿流体衬砌支护结构，其特征在于：非牛顿流体为砂、淤泥、碎屑物、粒径较小的碎石以及陶粒中的一种或多种混合制成的流质充填物。
4.根据权利要求1所述的非牛顿流体衬砌支护结构，其特征在于：隧洞初次衬砌体（3）与隧洞二次衬砌体（4）之间设置20-40cm的空隙形成预留变形层（5）。
5.根据权利要求1所述的非牛顿流体衬砌支护结构，其特征在于：非牛顿流体充填物（7）与隧洞二次衬砌体（4）之间设置有隔水层（8）。
6.根据权利要求1所述的非牛顿流体衬砌支护结构，其特征在于：全封闭袋体（10）为聚乙烯土工膜袋体。
7.根据权利要求1所述的非牛顿流体衬砌支护结构，其特征在于：拱形分注水管（18）的各出水孔处均设置有导水棉条（6）。
8.根据权利要求1所述的非牛顿流体衬砌支护结构，其特征在于：隧洞二次衬砌体（4）包括空腹式钢拱架，空腹式钢拱架与非牛顿流体充填物（7）接触一侧设置有应变片以及压力传感器，空腹式钢拱架的另一侧设置有位移计。
9.一种上述权利要求1-8中任一项所述的支护结构的施工方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1：通过热压将聚乙烯土工膜制成袋状得到封闭袋体（10），在封闭袋体（10）一侧设置橡胶阀（16），通过注水孔将第一主注水管（17）、第二主注水管（9）以及拱形分注水管（18）置入封闭袋体（10）内部，通过注水孔将含水率检测仪（15）的检测端置入封闭袋体（10）内部，在卸压／注浆孔（14）上连接注浆/卸压管，通过注浆/卸压管向封闭袋体（10）内部注入非牛顿流体，直到预留变形层（5）填充满时停止注入；
步骤2：在全封闭袋体（10）外侧包裹土工布（11）及铁丝网（12），制得非牛顿流体充填物（7）；
步骤3：隧洞初次衬砌：在隧洞（1）的围岩（2）上插锚杆、挂网、喷射混凝土形成的隧洞初次衬砌体（3）；
步骤4：在隧洞初次衬砌体（3）外选取适当位置放置空腹式钢拱架，空腹式钢拱架与隧洞初次衬砌体（3）之间设置有一定空间形成预留变形层（5），在预留变形层（5）内放置非牛顿流体充填物（7）并在隧洞初次衬砌体（3）与空腹式钢拱架之间设置隔水层（8）；
步骤5：设置数据监测设备：在空腹式钢拱架与非牛顿流体充填物（7）接触一侧设置应变片以及压力传感器，在空腹式钢拱架的另一侧设置位移计；
步骤6：局部围岩大变形对非牛顿流体充填物（7）产生的压力被均匀传递到衬砌支护结构受力较小的部位，围岩长期蠕变过程中，非牛顿流体的含水率下降，此时，通过第一主注水管（17）、第二主注水管（9）向封闭袋体（10）内均匀注水软化非牛顿流体，保证非牛顿流体的流动性；
步骤7：卸载：围岩（2）蠕变较大时，非牛顿流体所受压力达到一定限度，此时通利用抽吸设备从注浆/卸压管抽出部分非牛顿流体，抽出的体积可根据实际监测的围岩变形值确定；围岩变形稳定时，将非牛顿流体全部抽出；
步骤8：灌注混凝土：通过注浆/卸压管向封闭袋体（10）内部注入混凝土，使其与空腹式钢拱架形成最终的隧洞二次衬砌体（4），进行长期使用；
步骤9：加固隧洞二次衬砌体（4）：若围岩某一部分的变形明显，对与变形部分对应的隧洞二次衬砌体（4）进行部分加固，即完成非牛顿流体衬砌支护结构的施工。
非牛顿流体衬砌支护结构及施工方法
技术领域
背景技术
发明内容
步骤2：在全封闭袋体外侧包裹土工布及铁丝网，制得非牛顿流体充填物；
步骤3：隧洞初次衬砌：在隧洞的围岩上插锚杆、挂网、喷射混凝土形成的隧洞初次衬砌体；
步骤4：在隧洞初次衬砌体外选取适当位置放置空腹式钢拱架，空腹式钢拱架与隧洞初次衬砌体之间设置有一定空间形成预留变形层，在预留变形层内放置非牛顿流体充填物并在隧洞初次衬砌体与空腹式钢拱架之间设置隔水层；
步骤5：设置数据监测设备：在空腹式钢拱架与非牛顿流体充填物接触一侧设置应变片以及压力传感器，在空腹式钢拱架的另一侧设置位移计；
步骤6：局部围岩大变形对非牛顿流体充填物产生的压力被均匀传递到衬砌支护结构受力较小的部位，围岩长期蠕变过程中，非牛顿流体的含水率下降，此时，通过第一主注水管、第二主注水管向封闭袋体内均匀注水软化非牛顿流体，保证非牛顿流体的流动性；
步骤7：卸载：围岩蠕变较大时，非牛顿流体所受压力达到一定限度，此时通利用抽吸设备从注浆/卸压管抽出部分非牛顿流体，抽出的体积可根据实际监测的围岩变形值确定；围岩变形稳定时，将非牛顿流体全部抽出；
步骤8：灌注混凝土：通过注浆/卸压管向封闭袋体内部注入混凝土，使其与空腹式钢拱架形成最终的隧洞二次衬砌体，进行长期使用；
步骤9：加固隧洞二次衬砌体：若围岩某一部分的变形明显，对与变形部分对应的隧洞二次衬砌体进行部分加固，即完成非牛顿流体衬砌支护结构的施工。
图2为本发明结构的第一注水管、第二主水管以及分注水管的分布的示意图；
图3为本发明结构非牛顿流体充填物的示意图。
具体实施方式
10，全封闭袋体10与围岩2相对应的外侧面设置有橡胶阀16，橡胶阀16上开设有注水孔13以及卸压／注浆孔14，非牛顿流体充填物7的非牛顿流体内部埋设有沿隧洞延伸方向设置的平行的第一主注水管17和第二注水管9，第二主注水管9每隔一段距离连接有拱形分注水管
18，第一主注水管17、第二主注水管9以及拱形分注水管18上均匀布设有多个出水孔，第一主注水管17、第二主注水管9与注水孔13连通。
步骤1：通过热压将聚乙烯土工膜制成袋状得到封闭袋体10，在封闭袋体10一侧设置橡胶阀16，通过注水孔将第一主注水管17、第二主注水管9以及拱形分注水管18置入封闭袋体
10内部，通过注水孔将含水率检测仪15的检测端置入封闭袋体10内部，在卸压／注浆孔14上连接注浆/卸压管，通过注浆/卸压管向封闭袋体10内部注入非牛顿流体，直到预留变形层5填充满时停止注入；
步骤2：在全封闭袋体10外侧包裹土工布11及铁丝网12，制得非牛顿流体充填物7；
步骤3：隧洞初次衬砌：在隧洞1的围岩2上插锚杆、挂网、喷射混凝土形成的隧洞初次衬砌体3；
步骤4：在隧洞初次衬砌体3外选取适当位置放置空腹式钢拱架，空腹式钢拱架与隧洞初次衬砌体3之间设置有一定空间形成预留变形层5，在预留变形层5内放置非牛顿流体充填物7并在隧洞初次衬砌体3与空腹式钢拱架之间设置隔水层8；
步骤5：设置数据监测设备：在空腹式钢拱架与非牛顿流体充填物7接触一侧设置应变片以及压力传感器，在空腹式钢拱架的另一侧设置位移计；
步骤6：局部围岩大变形对非牛顿流体充填物7产生的压力被均匀传递到衬砌支护结构受力较小的部位，围岩长期蠕变过程中，非牛顿流体的含水率下降，此时，通过第一主注水管17、第二主注水管9向封闭袋体10内均匀注水软化非牛顿流体，保证非牛顿流体的流动性；
步骤7：卸载：围岩2蠕变较大时，非牛顿流体所受压力达到一定限度，此时通利用抽吸设备从注浆/卸压管抽出部分非牛顿流体，抽出的体积可根据实际监测的围岩变形值确定；
围岩变形稳定时，将非牛顿流体全部抽出；
步骤8：灌注混凝土：通过注浆/卸压管向封闭袋体10内部注入混凝土，使其与空腹式钢拱架形成最终的隧洞二次衬砌体4，进行长期使用；
步骤9：加固隧洞二次衬砌体4：若围岩某一部分的变形明显，对与变形部分对应的隧洞二次衬砌体4进行部分加固，即完成非牛顿流体衬砌支护结构的施工。
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