一种适用于围岩大变形隧道的让压吸能钢拱架

本发明属于隧道支护，具体涉及一种适用于围岩大变形隧道的让压吸能钢拱架。

背景技术：

1、随着我国经济的飞速发展，交通、能源和水利水电等隧道工程逐渐向深部和高地应力地区铺开，高地应力隧道工程建设规模不断增大。实践表明，高应力隧道建设过程中的围岩大变形灾害较为突出，其特点是围岩软弱、围岩变形量大、变形速率高以及变形收敛时间较长甚至无法收敛。

2、当隧道发生软岩大变形时，围岩对支护体系持续挤压，常规支护结构往往受限于其力学性能，支护效果较差，往往出现钢拱架扭曲、错断的问题，导致支护破坏严重，影响隧道的安全，增加建设投资成本。

3、因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服传统隧道支护体系的支护效果较差，面对软岩大变形时的围岩持续挤压极易出现钢拱架扭曲和错段的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种适用于围岩大变形隧道的让压吸能钢拱架，包括：顶撑段和吸能组件，所述顶撑段对应隧道的拱顶和拱腰，所述顶撑段从中断开分为左撑段和右撑段，所述左撑段和所述右撑段的下端均设有底撑段，所述底撑段对应隧道的拱脚；所述左撑段和所述右撑段的两端以及所述底撑段的上端均设有端板；所述左撑段与所述右撑段之间以及所述左撑段和所述右撑段与对应的所述底撑段之间均通过护板衔接为一体，通过所述护板使相邻两个所述端板之间形成收缩空间，以使受围岩挤压的钢拱架沿环形进行收缩变形；所述吸能组件设于所述收缩空间内，所述吸能组件包括：波纹筒和吸能柱，所述波纹筒的一端与所述收缩空间内的其中一个所述端板进行对接，所述吸能柱的头端过盈套装在所述波纹筒的另一端内部，所述吸能柱的尾端与所述收缩空间内的另一个所述端板进行对接；钢拱架沿环形进行收缩变形时，所述吸能柱的头端沿所述波纹筒的波纹壁面逐级深入其筒腔内部。

4、在如上所述的适用于围岩大变形隧道的让压吸能钢拱架，优选，所述左撑段、所述右撑段和所述底撑段均为工字钢。

5、优选，所述护板的两端均通过螺栓与对应的所述左撑段、所述右撑段或所述底撑段的翼板进行固定。

6、优选，所述护板的表面沿其长度方向设有导向槽道；

7、所述导向槽道的宽度与所述螺栓的杆部直径相契合，以使所述护板的其中一端的所述螺栓在所述导向槽道内滑动。

8、优选，所述吸能柱包括：柱头、柱筒和冲柱，所述柱头呈锥状，所述柱头的前端直径小于后端直径；

9、所述柱头的后端直径与所述波纹筒的筒腔波峰直径相契合。

10、优选，所述柱筒的前端对接于所述柱头的后端。

11、优选，所述柱筒加所述柱头的长度不小于所述波纹筒的筒腔长度。

12、优选，所述柱筒的表面沿轴向设有滑道，所述滑道的后端开口以平齐于所述柱筒的后端；

13、所述冲柱的前端伸入所述柱筒的空腔内，所述冲柱的后端与对应的所述端板进行对接；

14、所述冲柱的长度与所述柱筒的筒腔长度相契合。

15、优选，所述冲柱的表面沿径向凸伸有限位板；

16、所述限位板的宽度与所述滑道的宽度相契合。

17、优选，所述滑道和所述限位板均沿所述柱筒的圆周方向分布有多个；

18、所述限位板的数量多于所述滑道的数量，以使部分所述限位板与所述滑道对应，其余所述限位板与所述柱筒的后端固定。

19、有益效果：本发明能够将围岩变形产生的持续径向挤压力转变为环形挤压力，然后通过自身环形回缩的功能对围岩变形产生的冲击力进行吸收，以此来避免围岩变形对隧道产生的冲击导致钢拱架出现扭曲、错断的现象，支护效果好，能够显著提高隧道结构的稳定性和安全性。

1.一种适用于围岩大变形隧道的让压吸能钢拱架，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种适用于围岩大变形隧道的让压吸能钢拱架，其特征在于，所述左撑段、所述右撑段和所述底撑段均为工字钢。

3.根据权利要求2所述的一种适用于围岩大变形隧道的让压吸能钢拱架，其特征在于，所述护板的两端均通过螺栓与对应的所述左撑段、所述右撑段或所述底撑段的翼板进行固定。

4.根据权利要求3所述的一种适用于围岩大变形隧道的让压吸能钢拱架，其特征在于，所述护板的表面沿其长度方向设有导向槽道；

5.根据权利要求1所述的一种适用于围岩大变形隧道的让压吸能钢拱架，其特征在于，所述吸能柱包括：柱头、柱筒和冲柱，所述柱头呈锥状，所述柱头的前端直径小于后端直径；

6.根据权利要求5所述的一种适用于围岩大变形隧道的让压吸能钢拱架，其特征在于，所述柱筒的前端对接于所述柱头的后端。

7.根据权利要求6所述的一种适用于围岩大变形隧道的让压吸能钢拱架，其特征在于，所述柱筒加所述柱头的长度不小于所述波纹筒的筒腔长度。

8.根据权利要求7所述的一种适用于围岩大变形隧道的让压吸能钢拱架，其特征在于，所述柱筒的表面沿轴向设有滑道，所述滑道的后端开口以平齐于所述柱筒的后端；

9.根据权利要求8所述的一种适用于围岩大变形隧道的让压吸能钢拱架，其特征在于，所述冲柱的表面沿径向凸伸有限位板；

10.根据权利要求9所述的一种适用于围岩大变形隧道的让压吸能钢拱架，其特征在于，所述滑道和所述限位板均沿所述柱筒的圆周方向分布有多个；