一种隧道让压支护的柔性承载结构

本技术涉及隧道工程支护，特别涉及一种隧道让压支护的柔性承载结构。

背景技术：

1、在隧道开挖施工过程中，尤其是在软岩、破碎带、高地应力等复杂地质条件下，围岩会发生较大的变形和位移，传统的隧道支护结构多采用刚性支护，如钢筋混凝土衬砌、型钢钢架等，这类刚性结构的承载能力较强，但变形能力较差，难以适应围岩的大变形需求，当围岩变形压力超过刚性支护的承载极限时，容易导致支护结构出现开裂、破损甚至坍塌等问题，不仅会影响隧道施工的安全性，还会增加后期维修加固的成本，为了解决刚性支护的缺陷，出现了一些让压支护结构，通过设置让压装置来释放部分围岩压力，减少支护结构所承受的荷载。

2、如何使作为初期支护的型钢拱架在安装完成后给予围岩良好的初期支护力，并在后期围岩压力较大时实现让压功能，便成为本领域技术人员需要解决的问题；

3、现有专利(公告号：cn219119272u)该实用新型公开了一种具有液压让压功能的隧道初期支护结构，涉及隧道工程技术领域，其包括隧道开挖并对隧道围岩进行初喷混凝土后安装的型钢拱架，还包括液压让压装置；所述型钢拱架包括上部拱架和下部支撑架；所述液压让压装置安装在上部拱架和下部支撑架之间，其包括与上部拱架连接的伸缩件，同时与伸缩件和下部支撑架连接的液压油缸，以及与液压油缸的油阀连接、且泄压压力设定为型钢拱架抗压承载力的80％～90％的泄压机构，通过上述方案，该实用新型能在型钢拱架安装完成后与软弱围岩紧贴形成共同支护体系，并能给围岩提供良好的支承能力，以及后期围岩压力较大时实现增阻让压和恒阻让压的效果。

4、针对于上述问题，现有专利给出了解决方案，但是其只能针对拱架竖向受力进行让压调节，无法对隧道的环向围岩压力进行全面承接和让压，难以适应围岩全方位变形的需求，并且其未设置与围岩直接贴合的柔性承载部件，型钢拱架与围岩之间的贴合度较差，无法充分发挥围岩的自承能力，导致支护体系的整体承载效率较低，且容易出现局部应力集中现象，从而不利于使用。

5、为此，提出一种隧道让压支护的柔性承载结构。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于，提供一种隧道让压支护的柔性承载结构，能够解决现有只能针对拱架竖向受力进行让压调节，无法对隧道的环向围岩压力进行全面承接和让压，难以适应围岩全方位变形的需求，并且其未设置与围岩直接贴合的柔性承载部件，型钢拱架与围岩之间的贴合度较差，无法充分发挥围岩的自承能力，导致支护体系的整体承载效率较低，且容易出现局部应力集中现象，从而不利于使用的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种隧道让压支护的柔性承载结构，所述隧道让压支护的柔性承载结构由钢拱架、柔性承载主体、让压组件和连接组件组成；

3、所述柔性承载主体设置在钢拱架的外侧，所述柔性承载主体包括外层柔性防护层、中间承载层和内层约束层，所述外层柔性防护层采用橡胶材质制成，中间承载层采用碳纤维增强复合材料编织而成，所述内层约束层采用高强度聚酯纤维布制成；

4、所述让压组件设置在柔性承载主体与钢拱架之间，所述连接组件设置在让压组件与柔性承载主体和钢拱架的连接处。

5、优选的，所述让压组件包括让压筒，所述让压筒内腔的顶部设置有活塞块，所述活塞块的顶部设置有活塞杆，所述活塞杆的顶部贯穿至让压筒的外侧。

6、优选的，所述活塞块的底部与让压筒内壁的底部之间固定连接有碟形弹簧组，所述碟形弹簧组的内腔设置有阻尼伸缩杆，所述阻尼伸缩杆的上下两端分别与活塞块的底部和让压筒内壁的底部固定连接。

7、优选的，所述让压筒的顶部开设有与活塞杆配合使用的第一通孔，所述第一通孔的内壁固定连接有密封圈，所述密封圈的内壁与活塞杆的表面紧密接触。

8、优选的，所述连接组件包括两个固定座和两个卡接块，两个固定座分别固定连接在钢拱架的外侧和柔性承载主体的内层约束层内侧，所述固定座与内层约束层之间采用硫化连接，两个卡接块分别固定连接让压筒的底部和活塞杆的顶部，两个固定座之间均固定连接有u形定位块，两个卡接块分别卡接在两个u形定位块内。

9、优选的，所述u形定位块的左侧设置有连接螺栓，所述连接螺栓右侧依次贯穿u形定位块和卡接块，所述连接螺栓表面的右侧通过螺纹连接有固定螺母，所述连接螺栓的螺栓头与u形定位块的左侧紧密接触，所述固定螺母的左侧与u形定位块的右侧紧密接触。

10、优选的，所述u形定位块的两侧均开设有与连接螺栓配合使用的第二通孔，所述卡接块的左侧开设有与连接螺栓配合使用的穿孔，所述连接螺栓的表面分别与第二通孔和穿孔的内壁接触。

11、优选的，所述让压组件和连接组件的数量为若干个，且均匀分布在钢拱架与柔性承载主体之间。

12、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

13、1、本申请通过柔性承载主体的设置，可以通过柔性承载主体的外层柔性防护层采用橡胶材质，能够与围岩紧密贴合，提升了支护结构与围岩的贴合度，中间承载层采用碳纤维增强复合材料，兼具高强度和高柔性特性，可适应围岩的全方位大变形需求，有效避免局部应力集中现象，内层约束层采用高强度聚酯纤维布制成，能够防止中间承载层在受力变形过程中出现过度拉伸或破损，提升了柔性承载主体的整体结构稳定性；

14、2、本申请通过让压组件的设置，能够对隧道环向的围岩压力进行全面承接和均匀让压，打破了现有技术中仅能针对竖向受力进行让压调节的局限，可适配围岩全方位变形的需求，进一步提升了支护体系的整体稳定性和适用性，通过连接组件的设置，可以对让压组件与钢拱架、柔性承载主体之间进行快速定位安装和连接固定，方便后期对让压组件进行拆卸维护或者更换。

1.一种隧道让压支护的柔性承载结构，其特征在于：所述隧道让压支护的柔性承载结构由钢拱架(1)、柔性承载主体(2)、让压组件(3)和连接组件(4)组成；

2.根据权利要求1所述的一种隧道让压支护的柔性承载结构，其特征在于：所述让压组件(3)包括让压筒(31)，所述让压筒(31)内腔的顶部设置有活塞块(32)，所述活塞块(32)的顶部设置有活塞杆(33)，所述活塞杆(33)的顶部贯穿至让压筒(31)的外侧。

3.根据权利要求2所述的一种隧道让压支护的柔性承载结构，其特征在于：所述活塞块(32)的底部与让压筒(31)内壁的底部之间固定连接有碟形弹簧组(34)，所述碟形弹簧组(34)的内腔设置有阻尼伸缩杆(35)，所述阻尼伸缩杆(35)的上下两端分别与活塞块(32)的底部和让压筒(31)内壁的底部固定连接。

4.根据权利要求2所述的一种隧道让压支护的柔性承载结构，其特征在于：所述让压筒(31)的顶部开设有与活塞杆(33)配合使用的第一通孔(5)，所述第一通孔(5)的内壁固定连接有密封圈(6)，所述密封圈(6)的内壁与活塞杆(33)的表面紧密接触。

5.根据权利要求1所述的一种隧道让压支护的柔性承载结构，其特征在于：所述连接组件(4)包括两个固定座(41)和两个卡接块(42)，两个固定座(41)分别固定连接在钢拱架(1)的外侧和柔性承载主体(2)的内层约束层(23)内侧，所述固定座(41)与内层约束层(23)之间采用硫化连接，两个卡接块(42)分别固定连接让压筒(31)的底部和活塞杆(33)的顶部，两个固定座(41)之间均固定连接有u形定位块(43)，两个卡接块(42)分别卡接在两个u形定位块(43)内。

6.根据权利要求5所述的一种隧道让压支护的柔性承载结构，其特征在于：所述u形定位块(43)的左侧设置有连接螺栓(44)，所述连接螺栓(44)右侧依次贯穿u形定位块(43)和卡接块(42)，所述连接螺栓(44)表面的右侧通过螺纹连接有固定螺母(45)，所述连接螺栓(44)的螺栓头与u形定位块(43)的左侧紧密接触，所述固定螺母(45)的左侧与u形定位块(43)的右侧紧密接触。

7.根据权利要求6所述的一种隧道让压支护的柔性承载结构，其特征在于：所述u形定位块(43)的两侧均开设有与连接螺栓(44)配合使用的第二通孔(7)，所述卡接块(42)的左侧开设有与连接螺栓(44)配合使用的穿孔(8)，所述连接螺栓(44)的表面分别与第二通孔(7)和穿孔(8)的内壁接触。

8.根据权利要求1所述的一种隧道让压支护的柔性承载结构，其特征在于：所述让压组件(3)和连接组件(4)的数量为若干个，且均匀分布在钢拱架(1)与柔性承载主体(2)之间。