專利名稱：一種加固大變形巖體的恒阻吸能錨桿的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及錨桿加固技術，特別涉及一種適用于加固大變形巖體的恒阻吸能錨桿。
背景技術：
在地下工程和邊坡工程中，錨桿是應用較為廣泛、加固效果較好的支護構件。隨著地下工程的增多，地下工程的埋深越來越大，如錦屏二級電站的地下洞室群、遼寧紅透山銅礦等地下工程埋深超過1000m，此時地下工程圍巖在高應力條件下常常表現(xiàn)出大變形的特點，如發(fā)生軟巖大變形、巖爆或瓦斯突出等地質(zhì)災害。而現(xiàn)有的錨桿極限拉伸長度小，當?shù)叵鹿こ虈鷰r發(fā)生較大的變形時，錨桿往往不能適應圍巖的大變形而出現(xiàn)錨頭失效、錨桿拉斷等破壞，進而引發(fā)塌方、冒頂?shù)仁鹿?，甚至造成地下工程功能的喪失。因此，傳統(tǒng)的砂漿錨桿等錨桿形式不能適應高地應力圍巖大變形條件下地下工程的支護要求。對于蠕滑變形較大的邊坡或滑坡體，經(jīng)歷長時間變形后容易產(chǎn)生大變形導致邊坡失穩(wěn)，而現(xiàn)有的砂漿錨桿承受的極限伸長量有限，難以加固蠕滑大變形的邊坡巖體。鑒于傳統(tǒng)錨桿在大變形圍巖支護中的缺陷，國內(nèi)外先后研發(fā)了多種適用于圍巖大變形加固的巖石錨桿，或稱為吸能錨桿、讓壓錨桿、可伸長錨桿等。但現(xiàn)有的錨桿存在諸多缺陷，如康紅普的專利“管式摩擦可拉伸錨桿”，公告號為CN87207U8U，其阻力相對較小， 難以充分發(fā)揮錨桿的加固效果；同時，現(xiàn)有的大變形錨桿的阻力往往不均勻，隨著變形的增加其阻力不斷發(fā)生變化，難以在圍巖變形初期或末期更好的發(fā)揮其錨固作用；其次，現(xiàn)有的大變形錨桿的可變形段常布置在錨桿托盤附近，易與二次襯砌施工發(fā)生不利的相互影響， 如曹君陟等人發(fā)明的“錨桿讓壓構件”，公告號為CN201448117U，其讓壓結(jié)構位于外錨頭處， 暴露長度大，且讓壓長度僅為2cm左右；另外，現(xiàn)有的大變形錨桿桿體往往直接與空氣接觸，其防腐和耐久性差，當圍巖發(fā)生長期變形時易發(fā)生腐蝕，而喪失其大變形能力，如公告號為CN2149480Y的專利“鋸齒形漲殼式讓壓錨桿”。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提供了一種加固大變形巖體的恒阻吸能錨桿， 采用如下的技術方案
一種加固大變形巖體的恒阻吸能錨桿，包括桿體(3)、恒阻吸能裝置(4)、螺母(1)和托盤(2)，其中，桿體(3)為圓形截面的光滑桿體，兩端設螺紋，中段包裹塑料套管；恒阻吸能裝置(4)安裝在錨桿的頭部，由錨具(5)、可擴徑圓筒(6)、錐形筒(7)和保護罩(8)構成，桿體(3)依次穿過錨具(5)和可擴徑圓筒(6)并與錐形筒(7)固定連接，保護罩包裹在錨具、可擴徑圓筒(6)、錐形筒(7)的外面。 上述錐形筒(7)呈中空筒狀，內(nèi)表面為設置了螺紋的圓柱形，外表面分為兩部分， 一部分為圓臺形，另一部分為圓柱形；錐形筒(7)通過其內(nèi)表面的螺紋固定于桿體(3)的頭部。
上述可擴徑圓筒(6)由2枚以上的片狀圓環(huán)碼放在薄壁管內(nèi)構成，片狀圓環(huán)的外徑與薄壁管的內(nèi)徑相等，且其內(nèi)徑小于錐形筒(7)的最大外徑。上述錨具(5)呈中空的圓筒形，其內(nèi)表面呈圓臺形，并與錐形筒(7)的外表面形狀吻合。上述保護罩(8)為一端封閉的圓筒體。上述桿體(3)由鋼材或玻璃鋼制成，錐形筒(7)、可擴徑圓筒(6)、錨具(5)由金屬制成，保護罩(8)由塑料制成。錨桿安裝時，通過粘結(jié)材料實現(xiàn)錨桿的全長粘結(jié)錨固。錨桿安裝后，受錨桿錨固粘結(jié)材料的限制可擴徑圓筒(6)不能沿錨桿軸向移動；當巖體變形時，桿體(3)受拉滑動，拉力傳遞至錨桿頭部，使與桿體(3)連接的錐形筒(7)向錨桿孔外方向移動，當拉力達到一定程度時錐形筒(7)擠壓擴張可擴徑圓筒(6)，使可擴徑圓筒(6)發(fā)生擴徑，產(chǎn)生恒定的阻止巖體變形的力；當可擴徑圓筒(6)全部擴徑后，錐形筒(6)與錨具(5)耦合，不再向孔外方向發(fā)生移動；此后，錨桿桿體(3)將繼續(xù)受拉變形，直至桿體(3)發(fā)生斷裂。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下的積極意義和效果
1、本發(fā)明提供的恒阻吸能錨桿可大大增加錨桿的極限伸長量，尤其適用于變形量很大地下洞室、隧道以及邊坡的加固支護，對軟巖大變形、巖爆、沖擊礦壓以及滑坡等地質(zhì)災害進行防治；
2、本發(fā)明提供的恒阻吸能錨桿，可通過恒阻吸能裝置為錨桿提供初始值高且恒定的阻
力；
3、本發(fā)明提供的恒阻吸能錨桿的變形段均位于錨桿孔內(nèi)，對地下工程的二次襯砌施工以及地面邊坡工程的框格粱施工無干擾和不利影響；
4、本發(fā)明提供的恒阻吸能錨桿在使用中，桿體基本與空氣隔絕，防腐性和耐久性好，適于發(fā)生大變形的地下洞室、隧道以及邊坡的永久支護；
5、本發(fā)明提供的恒阻吸能錨桿的桿體材料可選用玻璃鋼等低延伸率材料，使錨桿整體延伸性能大大增加；
6、本發(fā)明恒阻吸能錨桿結(jié)構簡單、制作和施工方便，適于現(xiàn)場加工。


圖1為本發(fā)明恒阻吸能錨桿的結(jié)構示意圖2為本發(fā)明恒阻吸能錨桿中恒阻吸能裝置的結(jié)構示意圖； 圖3為本發(fā)明恒阻吸能錨桿中恒阻吸能裝置的A-A剖面圖； 圖4為本發(fā)明恒阻吸能錨桿中恒阻吸能裝置的B-B剖面圖； 圖5為本發(fā)明恒阻吸能錨桿中恒阻吸能裝置的C-C剖面圖。圖中1—螺母、2——托盤、3——桿體、4--〖亙阻吸能裝置、5——錨具、6——
可擴徑圓筒、7——錐形筒、8——保護罩。
具體實施例方式參見圖1，本發(fā)明恒阻吸能錨桿包括螺母(1)、托盤(2)、桿體(3)和恒阻吸能裝置 (4)，恒阻吸能裝置(4)安裝于錨桿的頭部，托盤(2)通過螺母(1)安裝于錨桿的尾部。
桿體(3)為圓形截面的光滑桿體，兩端設螺紋，中段包裹塑料套管。參加圖2 5，恒阻吸能裝置(4)安裝在錨桿頭部，由錨具(5)、可擴徑圓筒(6)、錐形筒(7)和保護罩(8)構成，錨桿桿體(3)的頭部依次穿過錨具(5)和可擴徑圓筒(6)并與錐形筒(7)固定連接，保護罩包裹在錨具(5)、可擴徑圓筒(6)、錐形筒(7)的外面。下面將提供本發(fā)明的一個實施例。本實施例的桿體(3)為實心圓柱型，由延伸性能優(yōu)良、表面光滑的圓鋼加工而成， 桿體(3)也可由玻璃鋼加工而成，桿體中段外面包裹塑料套管，降低桿體(3)與錨桿灌漿體間的粘結(jié)力。桿體(3)長度為2. 5m，橫斷面直徑為22mm。并采用螺紋滾壓機在桿體(3)的兩端滾壓螺紋，螺紋段長度均為50mm。螺母(1)為普通M22錨桿螺母，與桿體(3)的連接強度大于桿體(3)的抗拉強度。 托盤(2)為金屬蝶形托盤。恒阻吸能裝置(4)中的錐形筒(7)為鋼質(zhì)，其內(nèi)徑為22mm，最大外徑為30mm，長度為50mm。錐形筒(7)通過其內(nèi)螺紋安裝于桿體(3)頭部，且保證其連接力大于桿體(3)的極限抗拉力。錐形筒(7)呈中空筒狀，內(nèi)表面呈圓柱形，外表面分為兩部分，一部分為圓臺形，另一部分為圓柱形?？蓴U徑圓筒(6)長度為15cm，由內(nèi)徑30mm、外徑32mm的鋼質(zhì)薄壁管和Imm厚、內(nèi)徑22mm、外徑30mm的鋼制片狀圓環(huán)構成，鋼制片狀圓環(huán)碼放在鋼管內(nèi)。鋼制中空圓筒形錨具(5)的壁厚為10mm，高20mm，其內(nèi)表面呈圓臺形，與錐形筒 (7)的圓臺形外表面形狀一致。保護罩(8)為一端封閉的塑料圓筒，套在錐形筒(7)、錨具(5)、可擴徑圓筒(6)的外部，阻止錨固材料滲入保護罩內(nèi)。錨桿安裝時，通過粘結(jié)材料實現(xiàn)錨桿的全長粘結(jié)錨固。錨桿安裝后，受錨桿錨固粘結(jié)材料的限制可擴徑圓筒(6)不能沿錨桿軸向移動；當巖體變形時，桿體(3)受拉滑動，拉力傳遞至錨桿頭部，使與桿體(3)連接的錐形筒(7)向錨桿孔外方向移動，當拉力達到一定程度時錐形筒(7)擠壓擴張可擴徑圓筒(6)，使可擴徑圓筒(6)發(fā)生擴徑，產(chǎn)生恒定的阻止巖體變形的力；當可擴徑圓筒(6)全部擴徑后，錐形筒(6)與錨具(5)耦合，不再向孔外方向發(fā)生移動；此后，錨桿桿體(3)將繼續(xù)受拉變形，直至桿體(3)發(fā)生斷裂。
權利要求
1.一種加固大變形巖體的恒阻吸能錨桿，其特征在于包括桿體(3)、恒阻吸能裝置(4)、螺母(1)和托盤(2)，其中，桿體(3)為圓形截面的光滑桿體，兩端設螺紋，中段包裹塑料套管；托盤(2)通過螺母(1)安裝于錨桿的尾部；恒阻吸能裝置(4)安裝在錨桿頭部，由錨具(5)、可擴徑圓筒(6)、錐形筒(7)和保護罩(8)構成，桿體依次穿過錨具(5)和可擴徑圓筒(6)并與錐形筒(7)固定連接，保護罩包裹在錨具(5)、可擴徑圓筒(6)、錐形筒(7)的外面。
2.根據(jù)權利要求1所述的加固大變形巖體的恒阻吸能錨桿，其特征在于所述的錐形筒(7)呈中空筒狀，內(nèi)表面為設置了螺紋的圓柱形，外表面分為兩部分，一部分為圓臺形，另一部分為圓柱形；錐形筒(7)通過其內(nèi)表面的螺紋固定于錨桿(3)的頭部。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的加固大變形巖體的恒阻吸能錨桿，其特征在于所述的可擴徑圓筒(6)由2枚以上的片狀圓環(huán)碼放在薄壁管內(nèi)構成，片狀圓環(huán)的外徑與薄壁管的內(nèi)徑相等，且其內(nèi)徑小于錐形筒(7)的最大外徑。
4.根據(jù)權利要求1所述的加固大變形巖體的恒阻吸能錨桿，其特征在于所述的錨具(5)呈中空的圓筒形，其內(nèi)表面呈圓臺形，并與錐形筒(7)的外表面形狀吻合。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的加固大變形巖體的恒阻吸能錨桿，其特征在于 所述的保護罩(8)為一端封閉的圓筒體。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的加固大變形巖體的恒阻吸能錨桿，其特征在于所述的桿體(3)由鋼材或玻璃鋼制成，錐形筒(7)、可擴徑圓筒(6)、錨具(5)由金屬制成，保護罩(8)由塑料制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種加固大變形巖體的恒阻吸能錨桿，包括桿體、恒阻吸能裝置、螺母和托盤，其中桿體為圓形截面的光滑桿體，兩端設螺紋，中段包裹塑料套管；恒阻吸能裝置安裝在錨桿頭部，由可擴徑圓筒、錐形筒、錨具和保護罩構成。桿體頭部穿過錨具和可擴徑圓筒與錐形筒固定連接，保護罩包裹在三者的外面。本發(fā)明利用其恒阻吸能裝置提高錨桿吸收巖體應變能的能力，適用于加固高應力條件下地下工程的大變形圍巖或邊坡蠕滑大變形巖體，其極限伸長量大，初阻力高而恒定，結(jié)構簡單，制作和施工方便。
文檔編號E02D5/74GK102286975SQ20111018736
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月6日 優(yōu)先權日2011年7月6日
發(fā)明者周創(chuàng)兵, 姜清輝, 孫金山 申請人:武漢大學