一种跨活断层隧道全方位防错断调控装置

本发明涉及隧道与地下工程试验，具体涉及一种跨活断层隧道全方位防错断调控装置。

背景技术：

1、活断层是指晚第四纪以来有活动的断层。受周边板块作用的影响，我国广泛分布着各种规模的活断层，尤其是西部或西南。岩体的活断层一般包括断裂破碎带和位于断裂破碎带左右的活动岩体。同时，根据距离破碎带的长度不同，将整个岩体分为强影响区、中影响区和弱影响区。

2、随着我国的经济建设持续向西部地区倾斜，我国西部高烈度地区的隧道工程建设也持续深入发展。西部地区的长大隧道工程，其巨大的工程规模、所处的复杂地质构造和恶劣的自然环境，为世界罕见，尤其是位于高烈度地震区域的隧道工程，穿越多条活动断裂带，其安全运营存在严重的威胁。为了提高隧道的安全性，强影响区和中影响区的隧道应该建设为双层隧道、并且布置全方位防错断调控装置。

3、根据目前的研究可知，隧道跨活动断层主要的风险来源有蠕滑、黏滑、近断层地震动，国内学者在抗错断方面也做了大量研究，通过防错断调控装置防止上层隧道之间的错断。如，崔光耀等研究了纤维混凝土衬砌的抗错断性能，许丁予考察了衬砌采用高强钢筋的抗震性能，李鹏提出“铰接设计”、“超挖设计”、“隔离消能设计”等三种抗错断设计理念。现有的抗错断措施仅仅适用于围岩缓慢变形的蠕滑错动，对存在较大变形的黏滑、近断层震动无法做到抗错断。并且在围岩发生错断之后不能及时得到信息。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种跨活断层隧道全方位防错断调控装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种跨活断层隧道全方位防错断调控装置，包括：

3、隧道，包括内层隧道和套设在所述内层隧道的外层隧道，且所述外层隧道贯穿在岩体的活断层区域中影响区内和强影响区内，所述内层隧道顺次贯穿弱影响区、中影响区和强影响区；

4、仰拱底座，所述仰拱底座固定在所述外层隧道的内壁，所述仰拱底座的顶部开设有安装孔；及

5、全方位防错断装置，所述全方位防错断装置具有沿着所述隧道纵向和横向方向的阻尼性，所述全方位防错断装置支撑并连接在所述内层隧道的外壁与所述仰拱底座之间，并能沿着所述隧道的纵向和横向方向运动，从而防止所述内层隧道在纵向和横向方向运动，且能根据在所述全方位防错断装置的受力情况伸缩变形。

6、进一步地，所述全方位防错断装置包括：

7、伸缩连接机构，所述伸缩连接机构包括底部连接件、顶部连接件和伸缩件，所述底部连接件与所述仰拱底座连接，并能沿着所述隧道的横向移动，所述顶部连接件与所述内层隧道的外壁连接，并能沿着所述隧道的纵向移动，所述伸缩件连接在所述底部连接件与顶部连接件之间，且所述伸缩件能沿着所述隧道的竖向伸缩变形；

8、数据处理器；

9、反力拦阻器，设置在所述安装孔内，并与所述底部连接件连接，且与所述数据处理器通讯连接，能阻止所述伸缩连接机构与所述仰拱底座之间产生沿着所述隧道的纵向和横向方向运动；

10、驱动组件，设置在所述底部连接件上，并与所述伸缩连接机构连接，且与所述数据处理器通讯连接，可根据所述伸缩连接机构的受力情况，驱动所述伸缩连接机构伸缩，从而使所述内层隧道的位置保持不变。

11、进一步地，所述底部连接件包括横向导轨、底板和横向滚轮，所述横向导轨有多个，多个所述横向导轨沿着所述隧道的轴向间隔固定在所述仰拱底座上设置，且所述横向导轨沿着所述隧道的切线方向延伸，所述底板位于所述仰拱底座上方，多个所述横向滚轮间隔设置在所述底板的下表面，并能滑动的卡接在与之对应的横向导轨上，所述伸缩件的底端连接在所述底板上，所述反力拦阻器与所述底板连接。

12、进一步地，所述顶部连接件包括纵向导轨和纵向滚轮，所述纵向导轨有两个，两个所述纵向导轨相对的固定在所述内层隧道的表面上，所述纵向导轨沿着所述内层隧道的轴向延伸，所述纵向滚轮连接在所述伸缩件的顶部，并能滚动的与所述纵向导轨卡接。

13、进一步地，所述伸缩件包括伸缩架。

14、进一步地，所述驱动组件包括千斤顶，所述伸缩架的底端与所述底板连接，所述伸缩架的顶端连接所述纵向滚轮，所述千斤顶设置在所述底板上，并与所述伸缩架连接，所述数据处理器与所述千斤顶通讯连接，当所述千斤顶受到的力量相对于初始值发生改变后，所述数据处理器驱动所述千斤顶向上顶升或缩回，直至所述千斤顶的受到的力量复原。

15、进一步地，所述反力拦阻器包括阻尼盘，所述阻尼盘设置在所述安装孔内，且所述阻尼盘的多个钢丝拉绳与所述底板连接，当所述阻尼盘的受到的拉力大于其阈值时，所述钢丝拉绳向外拉长。

16、进一步地，所述阻尼盘有多个，多个所述阻尼盘沿着所述隧道的轴向间隔的设置在所述仰拱底座上。

17、本发明的有益效果：

18、上述跨活断层隧道全方位防错断调控装置，当岩体发生沿着隧道横向方向的移动时，由于全方位防错断装置能沿着隧道的横向方向运动并具有阻尼性，则可保持内层隧道不动、外层隧道随着岩体移动的目的。同时，由于全方位防错断装置具有阻尼性，在运动仰拱底座随着外层隧道运动过程中，对仰拱底座起到刹车作用，进一步保证内层隧道的稳定性。

19、当岩体发生沿着隧道纵向方向的移动时，同理，由于全方位防错断装置能沿着隧道的纵向方向运动并具有阻尼性，则可保持内层隧道不动，外层隧道沿着岩体移动的目的；同时，由于全方位防错断装置具有阻尼性，在运动仰拱底座随着外层隧道运动过程中，对仰拱底座起到刹车作用，进一步保证内层隧道的稳定性。

20、当岩体发生沿着隧道竖向方向的移动时，全方位防错断装置竖直方向受到的压力变化，全方位防错断装置则会通过伸缩变形弥补内外层隧道之间的距离变化，从而使全方位防错断装置受力情况复原，进而保证内层隧道的位置不发生移动。

21、采用本装置，通过对内层隧道横向、纵向、竖向的调控，不仅能有效的适用于围岩缓慢变形的蠕滑错动、同时能对存在较大变形的黏滑、近断层震动做到抗错断，从而减少隧道的破坏，保证运营安全。

技术特征：

1.一种跨活断层隧道全方位防错断调控装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的跨活断层隧道全方位防错断调控装置，其特征在于，所述全方位防错断装置包括：

3.根据权利要求2所述的跨活断层隧道全方位防错断调控装置，其特征在于，所述底部连接件包括横向导轨、底板和横向滚轮，所述横向导轨有多个，多个所述横向导轨沿着所述隧道的轴向间隔固定在所述仰拱底座上设置，且所述横向导轨沿着所述隧道的切线方向延伸，所述底板位于所述仰拱底座上方，多个所述横向滚轮间隔设置在所述底板的下表面，并能滑动的卡接在与之对应的横向导轨上，所述伸缩件的底端连接在所述底板上，所述反力拦阻器与所述底板连接。

4.根据权利要求3所述的跨活断层隧道全方位防错断调控装置，其特征在于，所述顶部连接件包括纵向导轨和纵向滚轮，所述纵向导轨有两个，两个所述纵向导轨相对的固定在所述内层隧道的表面上，所述纵向导轨沿着所述内层隧道的轴向延伸，所述纵向滚轮连接在所述伸缩件的顶部，并能滚动的与所述纵向导轨卡接。

5.根据权利要求2所述的跨活断层隧道全方位防错断调控装置，其特征在于，所述伸缩件包括伸缩架。

6.根据权利要求4所述的跨活断层隧道全方位防错断调控装置，其特征在于，所述驱动组件包括千斤顶，所述伸缩架的底端与所述底板连接，所述伸缩架的顶端连接所述纵向滚轮，所述千斤顶设置在所述底板上，并与所述伸缩架连接，所述数据处理器与所述千斤顶通讯连接，当所述千斤顶受到的力量相对于初始值发生改变后，所述数据处理器驱动所述千斤顶向上顶升或缩回，直至所述千斤顶的受到的力量复原。

7.根据权利要求3所述的跨活断层隧道全方位防错断调控装置，其特征在于，所述反力拦阻器包括阻尼盘，所述阻尼盘设置在所述安装孔内，且所述阻尼盘的多个钢丝拉绳与所述底板连接，当所述阻尼盘的受到的拉力大于其阈值时，所述钢丝拉绳向外拉长。

8.根据权利要求3所述的跨活断层隧道全方位防错断调控装置，其特征在于，所述阻尼盘有多个，多个所述阻尼盘沿着所述隧道的轴向间隔的设置在所述仰拱底座上。

技术总结
本发明公开了一种跨活断层隧道全方位防错断调控装置,包括隧道、仰拱底座和全方位防错断装置，隧道包括内层隧道和套设在内层隧道的外层隧道，且外层隧道贯穿在岩体的活断层区域中影响区内和强影响区内，内层隧道顺次贯穿弱影响区、中影响区和强影响区；仰拱底座固定在外层隧道的内壁，仰拱底座的顶部开设有安装孔；全方位防错断装置具有沿着隧道纵向和横向方向的阻尼性，全方位防错断装置能沿着隧道的纵向和横向方向运动，从而防止内层隧道在纵向和横向方向运动，且能根据方位防错断装置的受力情况伸缩变形。本装置，通过对内层隧道横向、纵向、竖向的调控和防错，能对存在较大变形的黏滑、近断层震动做到抗错断，进而保证运营安全。

技术研发人员：孙纬宇,张建哲,朱辉,杜立兵,马勤国,李佳,金扬,马统洲
受保护的技术使用者：兰州交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15