1.一种折弯式隧道支撑消能装置,在每组钢架(8)两侧上下相邻的两段钢架之间分别设置,其特征在于:包括由上而下平行间隔设置的第一钢架连接板(1)和第二钢架连接板(2),由上而下设于所述第一钢架连接板(1)和第二钢架连接板(2)之间的方形盒(3)、支撑消能单元(4)以及设于所述支撑消能单元(4)顶部的压板(5);其中,所述支撑消能单元(4)包括设于所述第二钢架连接板(2)顶部的方形板(41)、折弯板(42)以及行程固定板(43);多个所述方形板(41)依次首尾相接并与所述第二钢架连接板(2)共同形成一个顶部开口的消能内腔(44);所述方形盒(3)和所述消能内腔(44)内填充有介质沙(7);所述介质沙(7)的填充量以能够确保隧道支撑消能装置(9)达到围岩变形的位移后,已发生塑性变形的折弯板(42)和消能内腔(44)的填沙恰好能填满消能内腔(44)的剩余内部空间为准;所述消能内腔(44)内设有至少2个所述折弯板(42);所述折弯板(42)在所述消能内腔(44)内平行间隔设置;至少2个所述折弯板(42)在所述消能内腔(44)内以其中心轴线对称布置;所述折弯板(42)的中部折弯一定角度,所述折弯板(42)的数量、长度及折弯角度根据实际工况调整,能够满足不同隧道对变形量及承压能力的要求;通过折弯板结构抵抗隧道在实际应力释放过程中产生的不同方向的力及扭矩,保证隧道支撑消能装置能在稳定方向发生位移变形;所述行程固定板(43)设于所述折弯板(42)远离所述第二钢架连接板(2)的一端且其外缘和所述消能内腔(44)的内壁贴合;所述方形盒(3)的底部与所述行程固定板(43)固定,顶部与所述第一钢架连接板(1)固定;所述压板(5)部分覆盖在所述方形板(41)的顶面,部分覆盖在所述消能内腔(44)上方,以防止所述行程固定板(43)向所述方形盒(3)所在的方向运行;围岩变形后应力开始释放后,通过钢架(8)将应力传递到所述支撑消能单元(4),使所述行程固定板(43)随着折弯板(42)的变形而向下位移运动,进而带动所述钢架(8)位移运动补偿围岩变形所需要的位移量,通过所述折弯板(42)的变形不断消耗因围岩变形所产生的能量,进而实现隧道围岩变形所产生的应力释放。
2.根据权利要求1所述的一种折弯式隧道支撑消能装置,其特征在于:所述隧道支撑消能装置在钢架(8)上安装前通过连接板(6)将所述第一钢架连接板(1)和第二钢架连接板(2)连接为一个整体;所述方形盒(3)内的所述介质沙(7)为满填;所述介质沙(7)亦可以用同等性能的材料代替。
3.根据权利要求2所述的一种折弯式隧道支撑消能装置,其特征在于:所述折弯板(42)为中间折弯的矩形板状结构,所述折弯板(42)上其中互相平行的两条边上分别设有一个凸块(421);所述第二钢架连接板(2)上平行间隔设有至少2个安装所述折弯板(42)的固位槽(21);所述固位槽(21)与所述凸块(421)相配套;所述折弯板(42)上的其中一个所述凸块(421)嵌在所述固位槽(21)内;所述行程固定板(43)上亦平行间隔设有至少2个所述固位槽(21);所述折弯板(42)受压时所述行程固定板(43)可沿所述消能内腔(44)的内壁竖向活动;所述折弯板(42)未受压时,所述行程固定板(43)的上表面与所述方形板(41)的顶部平齐,共同与所述压板(5)的下表面贴合;所述折弯板(42)与所述第二钢架连接板(2)的上表面垂直。
4.根据权利要求3所述的一种折弯式隧道支撑消能装置,其特征在于:所述凸块(421)和所述折弯板(42)一体成型制造形成十字形板状结构,以保证所述折弯板(42)与所述行程固定板(43)和所述第二钢架连接板(2)的准确镶嵌。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种折弯式隧道支撑消能装置,其特征在于:所述方形盒(3)为顶部开口的盒状结构;所述方形盒(3)包括设于所述行程固定板(43)的上表面的底板(31)和垂直向上设于所述底板(31)四周的侧板(32);所述底板(31)的中心和所述行程固定板(43)的中心重合;所述方形盒(3)底部面积小于所述行程固定板(43)的上表面积。
6.根据权利要求5所述的一种折弯式隧道支撑消能装置,其特征在于:所述压板(5)设于所述方形板(41)的顶部和所述行程固定板(43)的顶部交界面处。
7.根据权利要求6所述的一种折弯式隧道支撑消能装置,其特征在于:所述第一钢架连接板(1)和所述第二钢架连接板(2)的四角处分别设有安装孔;多个所述方形板(41)在所述第二钢架连接板(2)的上面分别垂直设置;所述消能内腔(44)的中心和所述第二钢架连接板(2)的中心重合;每个所述方形板(41)与所述第二钢架连接板(2)的边缘均留有间距。
8.一种折弯式隧道支撑消能方法,其特征在于,应用如权利要求2-7中任一项所述的一种折弯式隧道支撑消能装置实现,包括如下步骤:S1:在隧道支撑消能装置(9)的方形板(41)围成的消能内腔(44)内安装折弯板(42)和充填介质沙(7),在折弯板(42)的顶部封装行程固定板(43);S2:在隧道支撑消能装置(9)的方形盒(3)内填充满介质沙(7)后在方形盒(3)的顶部固定第一钢架连接板(1);S3:采用连接板(6)将隧道支撑消能装置(9)的第一钢架连接板(1)和第二钢架连接板(2)连接起来,使所述隧道支撑消能装置(9)的各部分紧密结合形成一个整体结构;S4:在预先开挖好的围岩隧道内依次喷射混凝土、安装锚杆、挂钢筋网后,在隧道内侧壁固定钢架,在隧道内两侧相邻两段钢架之间对称安装所述隧道支撑消能装置,并将所述第一钢架连接板(1)和所述第二钢架连接板(2)之间的连接板(6)拆除;S5:随着隧道围岩的变形,围岩应力开始释放,钢架的顶部首先开始承受来自围岩变形产生的力,进而将受力传递到隧道支撑消能装置的第一钢架连接板(1);随着第一钢架连接板(1)的受力并将受力传导入行程固定板(43)上,同时使折弯板(42)开始受力;S6:随着围岩变形的不断增大,受力不断增强,折弯板(42)的受力朝着折弯方向发生变形并不断被压缩,第一钢架连接板(1)、方形盒(3)以及行程固定板(43)随着折弯板(42)的变形而向下位移运动;S7:随着隧道支撑消能装置(9)的向下位移运动,钢架(8)也随之而动,通过隧道支撑消能装置(9)上折弯板(42)的变形不断消耗因围岩变形所产生的能量,使围岩变形所产生的能量通过折弯板(42)的变形而释放,进而完成消能工作,保证钢架的结构稳定而不被损坏。
9.根据权利要求8所述的一种折弯式隧道支撑消能方法,其特征在于:步骤S1和步骤S2中所述介质沙(7)亦可以用同等性能的材料代替。