本發(fā)明涉及隧道支護，尤其涉及一種隧道圍巖壓力分布自適應調節(jié)支護裝置。

背景技術：

1、隧道工程在遇到復雜地質條件時，如高地應力、軟巖大變形等，傳統(tǒng)的僅采用鋼拱架對隧道內壁進行支護的方式，由于鋼拱架形狀的剛性固定，往往難以適應圍巖的動態(tài)變化，即不能有效地實現(xiàn)圍巖與支護結構的變形協(xié)調控制，尤其是在高地應力區(qū)域，巖爆和大變形問題突出，導致支護效果不佳，甚至出現(xiàn)隧道坍塌等嚴重工程事故。因此亟需一種新型的隧道圍巖支護裝置，該裝置能夠根據(jù)圍巖壓力的實時變化自動調整支護力，以適應不同的地質條件，保證隧道施工的安全和效率。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決上述背景技術中所提出的技術問題，本發(fā)明提供一種隧道圍巖壓力分布自適應調節(jié)支護裝置。

2、本發(fā)明采用以下技術方案實現(xiàn)：一種隧道圍巖壓力分布自適應調節(jié)支護裝置，包括鋼拱架，所述鋼拱架的架體外側與隧道內壁適配貼合，所述鋼拱架的架體內側可拆卸地設置有內襯架，所述內襯架面向鋼拱架的一側沿其跨度的彎曲方向依次設置有多個支撐裝置；

3、所述支撐裝置包括氣盒、調節(jié)組件和鎖定機構，所述氣盒放置在所述內襯架面向鋼拱架的一側上，所述氣盒靠近鋼拱架的一側具有敞口，并在所述敞口處設置有完全覆蓋住敞口的囊體，所述囊體內側與所述氣盒內部之間形成充壓區(qū)域，所述充壓區(qū)域內收容有壓力介質，

4、所述鋼拱架上開設有通槽，通過向所述充壓區(qū)域內輸送所述壓力介質，使所述囊體膨脹穿過通槽觸壓隧道相應內壁以進行支撐防護；

5、所述調節(jié)組件和鎖定機構均設置于內襯架上，所述調節(jié)組件根據(jù)囊體受到的來自隧道相應內壁處的壓力變化來自動調節(jié)囊體的膨脹形狀程度；

6、當所述內襯架在鋼拱架上完成安裝定位時，所述鎖定機構用于實現(xiàn)氣盒在內襯架上的安裝固定。

7、作為上述方案的進一步改進，所述鎖定機構包括相對設置在氣盒兩側的兩個定位板，所述定位板面向鋼拱架的一側插設有第一筒體；

8、所述第一筒體面向鋼拱架的一端同心插設有與鋼拱架內側觸壓配合的承壓桿，所述第一筒體的相對另一端同心固定有可貫穿定位板的第二筒體，所述內襯架外側開設有與第二筒體插接配合的第一筒槽。

9、作為上述方案的更進一步改進，所述定位板上分別開設有相互連通的第二筒槽和第三筒槽，所述第一筒體可轉動地插置在第二筒槽內，第二筒體可轉動地插置在第三筒槽內。

10、作為上述方案的更進一步改進，所述第一筒體內壁軸向開設有呈螺旋線形的凹槽，所述承壓桿外壁上設置有與凹槽滑動卡接配合的凸塊，所述第二筒體靠近內襯架的一端內部滑動卡設有可相對其軸向移動的螺桿，所述第一筒槽槽壁內開設有與螺桿旋轉螺接配合的螺孔。

11、作為上述方案的更進一步改進，所述螺桿相應端部與第二筒體內壁之間設置有伸縮桿，所述伸縮桿外側套設有第一彈簧；

12、當?shù)诙搀w完全插入所述第一筒槽內時，所述螺桿的自由端抵接在螺孔孔口處，且第一彈簧處于壓縮形變狀態(tài)。

13、作為上述方案的更進一步改進，所述鋼拱架內側開設有可供承壓桿定位插入且與承壓桿觸壓配合的施壓孔。

14、作為上述方案的更進一步改進，所述內襯架內側設置有氣管，所述氣盒遠離敞口的一端插設有導管，所述導管上安裝有氣泵，所述導管遠離氣盒的一端與氣管之間連接。

15、作為上述方案的更進一步改進，所述內襯架可拆卸地插設有插桿，所述鋼拱架內側開設有與插桿相配合的插孔，插桿遠離鋼拱架的一端開設有可固定住氣管的夾槽。

16、作為上述方案的更進一步改進，所述內襯架內側固定有定位環(huán)，所述插桿可貫穿所述定位環(huán)，定位環(huán)上設置有固定板，固定板上插設有鎖桿，插桿上開設有與鎖桿卡接配合的鎖孔。

17、作為上述方案的更進一步改進，所述調節(jié)組件包括壓力傳感器、控制器，

18、所述壓力傳感器安裝在囊體上，用于實時獲取囊體受到的來自隧道內壁的壓力值，

19、所述控制器用于判斷壓力值是否小于等于預設值；若小于等于，則控制氣泵向充壓區(qū)域內補充壓力介質；若大于，則控制氣泵釋放充壓區(qū)域內的壓力介質。

20、相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果在于：

21、本發(fā)明的隧道圍巖壓力分布自適應調節(jié)支護裝置，通過設置鋼拱架、內襯架及支撐裝置內的氣盒、調節(jié)組件，可根據(jù)圍巖的實時壓力變化，自動調整囊體的膨脹形變度，以適應不同的地質條件，為各位置變化的圍巖壓力提供相應的支護力，從而保證隧道的穩(wěn)定性和施工安全，且通過鎖定機構還可在內襯架與鋼拱架間完成安裝定位時，同步實現(xiàn)對氣盒的鎖緊固定，提高作業(yè)效率。

技術特征：

1.一種隧道圍巖壓力分布自適應調節(jié)支護裝置，其特征在于，包括鋼拱架，所述鋼拱架的架體外側與隧道內壁適配貼合，所述鋼拱架的架體內側可拆卸地設置有內襯架，所述內襯架面向鋼拱架的一側沿其跨度的彎曲方向依次設置有多個支撐裝置；

2.如權利要求1所述的隧道圍巖壓力分布自適應調節(jié)支護裝置，其特征在于，所述鎖定機構包括相對設置在氣盒兩側的兩個定位板，所述定位板面向鋼拱架的一側插設有第一筒體；

3.如權利要求2所述的隧道圍巖壓力分布自適應調節(jié)支護裝置，其特征在于，所述定位板上分別開設有相互連通的第二筒槽和第三筒槽，所述第一筒體可轉動地插置在第二筒槽內，第二筒體可轉動地插置在第三筒槽內。

4.如權利要求3所述的隧道圍巖壓力分布自適應調節(jié)支護裝置，其特征在于，所述第一筒體內壁軸向開設有呈螺旋線形的凹槽，所述承壓桿外壁上設置有與凹槽滑動卡接配合的凸塊，所述第二筒體靠近內襯架的一端內部滑動卡設有可相對其軸向移動的螺桿，所述第一筒槽槽壁內開設有與螺桿旋轉螺接配合的螺孔。

5.如權利要求4所述的隧道圍巖壓力分布自適應調節(jié)支護裝置，其特征在于，所述螺桿相應端部與第二筒體內壁之間設置有伸縮桿，所述伸縮桿外側套設有第一彈簧；

6.如權利要求5所述的隧道圍巖壓力分布自適應調節(jié)支護裝置，其特征在于，所述鋼拱架內側開設有可供承壓桿定位插入且與承壓桿觸壓配合的施壓孔。

7.如權利要求6所述的隧道圍巖壓力分布自適應調節(jié)支護裝置，其特征在于，所述內襯架內側設置有氣管，所述氣盒遠離敞口的一端插設有導管，所述導管上安裝有氣泵，所述導管遠離氣盒的一端與氣管之間連接。

8.如權利要求7所述的隧道圍巖壓力分布自適應調節(jié)支護裝置，其特征在于，所述內襯架可拆卸地插設有插桿，所述鋼拱架內側開設有與插桿相配合的插孔，插桿遠離鋼拱架的一端開設有可固定住氣管的夾槽。

9.如權利要求8所述的隧道圍巖壓力分布自適應調節(jié)支護裝置，其特征在于，所述內襯架內側固定有定位環(huán)，所述插桿可貫穿所述定位環(huán)，定位環(huán)上設置有固定板，固定板上插設有鎖桿，插桿上開設有與鎖桿卡接配合的鎖孔。

10.如權利要求7所述的隧道圍巖壓力分布自適應調節(jié)支護裝置，其特征在于，所述調節(jié)組件包括壓力傳感器、控制器，

技術總結
本發(fā)明公開了一種隧道圍巖壓力分布自適應調節(jié)支護裝置，包括鋼拱架，鋼拱架的架體外側與隧道內壁適配貼合，鋼拱架的架體內側可拆卸地設置有內襯架，內襯架面向鋼拱架的一側沿其跨度的彎曲方向依次設置有多個支撐裝置；支撐裝置包括氣盒、調節(jié)組件和鎖定機構，氣盒放置在內襯架面向鋼拱架的一側上，本發(fā)明通過鋼拱架、內襯架及支撐裝置內的氣盒、調節(jié)組件，可根據(jù)圍巖的實時壓力變化，自動調整囊體的膨脹形變度，以適應不同的地質條件，為各位置變化的圍巖壓力提供相應的支護力，從而保證隧道的穩(wěn)定性和施工安全，且通過鎖定機構還可在內襯架與鋼拱架間完成安裝定位時，實現(xiàn)對氣盒的鎖緊固定，便捷可靠。

技術研發(fā)人員：任富強,馬克,常遠
受保護的技術使用者：遼寧科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/11/26