(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111562382.3 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 中铁二院工程 集团有限责任公司 地址 610000 四川省成 都市金牛区通锦路 三号 (72)发明人 华阳　赵万强　郑长青　喻渝　 范雲鹤　路军富　齐春　张永平　 何昌国　汤印　罗禄森　黎旭　 汪辉武　 (74)专利代理 机构 成都希盛知识产权代理有限 公司 512 26 代理人 胡德平 (51)Int.Cl. E21F 17/103(2006.01) E21F 16/00(2006.01)G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种适用 于软弱围岩的辅助坑道封堵结构 及其计算方法 (57)摘要 本发明是提供一种结构稳定的适用 于软弱 围岩的辅助坑道封堵结构， 以及一种适用于软弱 围岩的辅助坑道封堵结构的计算方法， 以解决材 料浪费或者封堵结构的抗冲击极限承载力不能 满足要求的问题， 涉及隧道工程结构设计领域。 一种适用于软弱围岩的辅助坑道封堵结构， 包括 设置在辅助坑道内的混凝土封堵体， 所述封堵体 为锥台形， 包括中心的柱状部和设置在柱状部外 围的扩展部； 所述封堵体的小端设置在靠近正洞 的一侧， 且 所述封堵体的小端与正洞之间设有间 距， 所述扩展部楔入辅助坑道的围岩内； 所述扩 展部与辅助坑道的围岩之间设有一端伸入辅助 坑道的围岩内， 另一端伸入扩展部内的接茬钢 筋。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 114233390 A 2022.03.25 CN 114233390 A 1.一种适用于软弱围岩的辅助坑道封堵结构， 包括设置在辅助坑道(2)内的混凝土封 堵体(3)， 其特征在于， 所述封堵体(3)为锥台形， 包括中心的柱状部(31)和设置在柱状部 (31)外围的扩展部(32)； 所述封堵体(3)的小端设置在靠近正洞(1)的一侧， 且所述封堵体(3)的小端与正洞(1) 之间设有间距， 所述扩展部(32)楔 入辅助坑道(2)的围岩内； 所述扩展部(32)与辅助 坑道(2)的围岩之间设有一端伸入辅助坑道(2)的围岩内， 另一 端伸入扩展部(32)内的接茬钢筋(4)。 2.如权利要求1所述的一种适用于软弱围岩的辅助坑道封堵结构， 其特征在于： 所述接 茬钢筋(3)的长度为3～5m， 在所述封堵体(3)的周向方向， 所述接茬钢筋(3)之间的间距为 1.0～1.5m， 在所述封堵体(3)的轴线方向所述接茬钢筋(3)之间的间距为1.0～1.5m。 3.如权利要求1所述的一种适用于软弱围岩的辅助坑道封堵结构， 其特征在于， 所述封 堵体(3)的长度为3～5m。 4.如权利要求1所述的一种适用于软弱围岩的辅助坑道封堵结构， 其特征在于， 所述封 堵体(3)的大端倒棱设置 。 5.如权利要求1所述的一种适用于软弱围岩的辅助坑道封堵结构， 其特征在于， 所述封 堵体(3)的小 端与正洞(1)之间的间距为5～ 20m。 6.如权利要求1所述的一种适用于软弱围岩的辅助坑道封堵结构， 其特征在于， 所述封 堵体(3)内设有排水孔(3 3)。 7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的一种适用于软弱围岩的辅助坑道封堵结构 的计算方法， 其特 征在于， 所述计算方法的计算模型为： 其中， P0为封堵结构抗冲击极限承载力(k N)； k1为断面简化后的承载力折减系数， 取k1＝0.8； k2为锚杆作用下辅助坑道围岩抗剪强度增大系数， 取k2＝1.2； D为封堵体最大断面近似圆的直径(m)； d为封堵体柱状部断面近似圆的直径(m)； l为封堵结构近似 破裂圆柱面的长度(m)； pa为辅助坑道喷锚衬砌结构提供的支护阻力(kPa)； C为围岩粘聚力； 为围岩计算摩擦角( °)； π 为圆周率。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114233390 A 2一种适用于软弱围岩的辅助坑道封堵结构及其 计算方法 技术领域 [0001]本发明涉及隧道工程结构设计领域， 具体为一种适用于软弱围岩的辅助坑道封堵 结构及其计算方法。 背景技术 [0002]隧道辅助坑道可以根据运营期间使用情况分为兼做运营服务使用的永久型辅助 坑道和仅作为施工使用的临 时使用辅助坑道。 为了避免临时使用辅助坑道在运营期间对正 洞产生安全隐患， 一般在辅助坑道井口及正洞与辅助坑道连接部位采用片石混凝土或混凝 土进行封堵。 [0003]目前的应对技术中， 一般在井底与正洞交叉口附近左右采用3～5m厚混凝土封堵 体进行封堵， 封堵体为与辅助坑道内径适配的柱状结构 。 此类封堵方法结构形式简单， 但该 结构存在不足： 由于这种封堵结构仅通过封堵体与洞周之间的摩擦力作为抗滑阻力， 缺 乏 与围岩之 间的有效联结， 在长期使用过程中， 随着渗水侵 蚀等劣化作用， 结构与围岩的联结 逐渐失效。 作为临 时使用仅采用临 时支护的辅助坑道， 长期存在坍方和涌水突泥， 尤其是长 大斜井中， 坍方或涌水突泥从高处冲击 封堵体， 其封堵体结构稳定性难以保证。 [0004]为了提高在硬质围岩条件下封堵结构的稳定性， 现出现了一种与辅助坑道围岩楔 形联结的锥台形封堵体结构。 不同于硬质围岩， 软质围岩由于强度较低， 易变形， 将该封堵 结构直接用于软弱围岩的辅助坑道封堵， 依然存在封堵体结构稳定性难以保证的问题。 另 外， 软质围岩条件下， 封堵结构的破坏形式与硬质围岩条件下封堵结构的破坏形式完全不 同， 现阶段， 在软弱围岩条件下， 既有的封堵结构一般也只能基于经验类比进行设计， 存在 材料浪费或者封堵结构的抗冲击极限承载力不能满足要求的问题。 发明内容 [0005]本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种结构稳定的适用于软弱围岩的辅 助坑道封堵结构。 [0006]本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种适用于软弱围岩的辅助坑道封堵 结构的计算方法， 以解决材料浪费或者封堵结构的抗冲击极限承载力不能满足要求的问 题。 [0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种适用于软弱围岩的辅助坑道封 堵结构， 包括设置在辅助坑道内的混凝土封堵体， 所述封堵体为锥台形， 包括中心的柱状部 和设置在柱状部 外围的扩展部； [0008]所述封堵体的小端设置在靠近正洞的一侧， 且所述封堵体的小端与正洞之间设有 间距， 所述扩展部楔 入辅助坑道的围岩内； [0009]所述扩展部与辅助坑道的围岩之间设有一端伸入辅助坑道的围岩内， 另一端伸入 扩展部内的接茬钢筋。 [0010]进一步地， 所述接茬钢筋的长度为3～5m， 在所述封堵体的周向方向， 所述接茬钢说　明　书 1/5 页 3 CN 114233390 A 3