CN102434180A - 连续增阻变形锚杆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续增阻变形锚杆，其特征在于包括：摩擦套管，摩擦套管的内径从套管的一端到另一端逐渐变小；可缩性构件，可缩性构件为管式结构，嵌套在摩擦套管内，可缩性构件的外径从构件的一端到另一端逐渐变小，可缩性构件的外壁与摩擦套管的内壁保持接触；固定拉杆，固定拉杆的一端与可缩性构件连接，固定拉杆从摩擦套管内径小的管口端一侧引出。本发明在围岩发生大变形时可以受拉伸长而本身不发生破坏，并且能连续增加工作阻力，在此过程中还可以不断地吸收围岩变形能量。此外，还具有结构简单，易于加工，性能稳定等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种水利水电工程、隧道工程、矿山工程等地下工程中的支护用锚杆，尤其涉及一种可产生连续变形而不发生破坏的连续增阻高强锚杆。
背景技术
在水利水电工程、隧道工程、矿山工程等地下工程支护中，锚杆是应用很多的一种支护装备。随着开采深度不断增大以及大规模地下工程的建设，面临的地质条件越来越复杂，围岩经常表现出大变形特点。当围岩变形量较大，超过锚杆所能够承受的范围时，将导致锚杆破坏失效，进而造成地下工程失稳破坏事故。目前采用的锚杆可变形量均很小，且性能不稳定，加工困难，不能适应大变形的特点，不能满足现代地下工程支护需求。
发明内容
本发明的任务在于提供一种连续增阻变形锚杆。该连续增阻变形锚杆能在围岩发生大变形时受拉伸长而本身不发生破坏，并且随围岩变形，工作阻力不断增大，变形过程中还可以吸收围岩变形能。
其技术解决方案是：
一种连续增阻变形锚杆，包括：
摩擦套管，摩擦套管的内径从套管的一端到另一端逐渐变小；
可缩性构件，可缩性构件为管式结构，嵌套在摩擦套管内，可缩性构件的外径从构件的一端到另一端逐渐变小，可缩性构件的外壁与摩擦套管的内壁保持接触；
固定拉杆，固定拉杆的一端与可缩性构件连接，固定拉杆从摩擦套管内径小的管口端一侧引出。
在上述摩擦套管内径大的管口端设置有套管端盖，套管端盖与管口端通过螺纹连接。
上述固定拉杆从可缩性构件外径小的一端穿过可缩性构件，在固定拉杆穿出可缩性构件的一端设置有大于可缩性构件管腔的拉杆突头，通过拉杆突头使固定拉杆与可缩性构件连接在一起。
上述摩擦套管的内管壁上设置有周向肋纹，和/或可缩性构件的外壁上设置有相适配的周向肋纹。
上述可缩性构件为一段圆台形或圆锥形钢管，在管壁上设置有一条沿轴向伸展的缺口。
上述连续增阻变形锚杆还包括螺母和托盘，在固定拉杆的自由端设置有螺纹连接部，托盘固定在钻孔的孔口处，固定拉杆的自由端伸出托盘，螺母连接在固定拉杆的螺纹连接部上。
上述固定拉杆的主体部分是采用螺纹钢或钢管制成的。
上述连续增阻变形锚杆还包括螺母和托盘，与螺母配合的连接杆通过套管端堵固定在摩擦套管内径大的管口端；托盘固定在钻孔的孔口处，连接杆的自由端伸出托盘，螺母连接在连接杆的螺纹段上。
上述套管端堵与管口端通过螺纹连接。
本发明具有以下有益技术效果：
本发明在巷道围岩发生大变形时可以受拉伸长而本身不发生破坏，并且能连续增加工作阻力，在此过程中还可以不断地吸收围岩变形能量。此外，还具有结构简单，易于加工，性能稳定等特点。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1为本发明一种实施方式的结构原理示意图。
图2为图1方式中摩擦套管的主视结构原理示意图。
图3为图2方式的左视结构原理示意图。
图4为图1方式中可缩性构件的主视结构原理示意图。
图5为图4方式的左视结构原理示意图。
图6为本发明另一种实施方式的结构原理示意图。
具体实施方式
实施例1
结合图1至图5，一种连续增阻变形锚杆，包括摩擦套管1、可缩性构件2、固定拉杆3、托盘4与螺母5。
上述摩擦套管，其内径从套管的一端到另一端逐渐变小。如选用圆台形或圆锥形钢管。上述摩擦套管的内、外管壁除采用常规的光面结构外；还可采用这样一种优选方式，即在内管壁、或内管壁与外管壁上设置有周向肋纹，用于增大摩擦系数。在上述摩擦套管内径大的管口端设置有套管端盖6，套管端盖与管口端可通过螺纹连接，在套管端盖的外侧可以选择性设置楔形或锥形尖头，用于搅拌锚固剂。在摩擦套管内径小的管口端可以选择性设置有密封件或密封装置，防止水分进入。
上述可缩性构件，该可缩性构件为管式结构，嵌套在摩擦套管内，可缩性构件的外径从构件的一端到另一端逐渐变小，可缩性构件的外壁与摩擦套管的内壁保持接触。上述可缩性构件的壁厚在构件的轴向上相同，如选用一段圆台形或圆锥形钢管；在钢管的管壁上设置有一条沿轴向伸展的缺口7，采取该技术方式的钢管又可称为半圆形钢管或带缝钢管。可缩性构件的径向刚度比摩擦套管的径向刚度小，在受力时会产生闭合变形即产生径向形变。在可缩性构件的外壁上也可设置有与摩擦套管周向肋纹相适配的周向肋纹。固定拉杆的一端与可缩性构件连接，固定拉杆从摩擦套管内径小的管口端一侧引出；有这样一种优选方式，即上述固定拉杆从可缩性构件外径小的一端穿过可缩性构件，在固定拉杆穿出可缩性构件的一端设置有大于可缩性构件管腔的拉杆突头8，通过拉杆突头使固定拉杆与可缩性构件连接在一起。该方式中，在固定拉杆的自由端设置有螺纹连接部，托盘固定在钻孔的孔口处，固定拉杆的自由端伸出托盘，螺母连接在固定拉杆的螺纹连接部上。
实施例2
结合图6，一种连续增阻变形锚杆，包括摩擦套管1、可缩性构件2、固定拉杆3、托盘4与螺母5。
上述摩擦套管，其内径从套管的一端到另一端逐渐变小。如选用圆台形或圆锥形钢管。上述摩擦套管的内管壁除采用常规的光面结构外；还可采用这样一种优选方式，即在内管壁上设置有周向肋纹，用于增大摩擦系数。在上述摩擦套管内径大的管口端设置有套管端堵6套管端堵与管口端可通过螺纹连接。
上述可缩性构件，该可缩性构件为管式结构，嵌套在摩擦套管内，可缩性构件的外径从构件的一端到另一端逐渐变小，可缩性构件的外壁与摩擦套管的内壁保持接触。上述可缩性构件的壁厚在构件的轴向上相同，如选用一段圆台形或圆锥形钢管；在钢管的管壁上设置有一条沿轴向伸展的缺口，采取该技术方式的钢管又可称为半圆形钢管或带缝钢管。可缩性构件的径向刚度比摩擦套管的径向刚度小，在受力时会产生闭合变形即产生径向形变。在可缩性构件的外壁上也可设置有与摩擦套管周向肋纹相适配的周向肋纹。固定拉杆的一端与可缩性构件连接，固定拉杆从摩擦套管内径小的管口端一侧引出；有这样一种优选方式，即上述固定拉杆从可缩性构件外径小的一端穿过可缩性构件，在固定拉杆穿出可缩性构件的一端设置有大于可缩性构件管腔的拉杆突头8，通过拉杆突头使固定拉杆与可缩性构件连接在一起。该方式中，与螺母配合的连接杆9通过套管端堵固定在摩擦套管内径大的管口端；托盘固定在钻孔的孔口处，连接杆的自由端伸出托盘，螺母连接在连接杆的螺纹段上；上述套管端堵与管口端可通过螺纹连接。该方式将摩擦套管置于外侧，通过树脂锚固剂将固定拉杆的相对一端固定在钻孔深处(孔底)。
上述各方式中，作为一种优选手段，即固定拉杆的主体部分是采用螺纹钢或钢管制成的。
其工作原理大致是：
通过树脂锚固剂等将摩擦套管固定在钻孔深处(孔底)。当围岩发生变形且其反力超过一定限值时，由固定拉杆拉动可缩性构件滑移，由于摩擦套管内径由内向外逐渐变小，引起可缩性构件发生闭合变形，并对摩擦套管产生越来越大的挤压力，由此和摩擦套管间产生不断增大的摩擦阻力。随着工作阻力的不断增大，产生连续的增阻效应，还可以允许拉杆发生较大位移以适应围岩变形，在围岩变形过程中，还会不断吸收围岩变形能，保持围岩的稳定。
本发明实现增阻变形的原理不同于以往任何锚杆。它充分利用带缺口的圆筒形钢管高变形刚度的特点，受压闭合时会产生越来越大的反力以实现增阻效应，并将轴向位移转化为可缩性构件的径向形变以实现连续变形的目的。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种连续增阻变形锚杆，其特征在于包括：
摩擦套管，摩擦套管的内径从套管的一端到另一端逐渐变小；
可缩性构件，可缩性构件为管式结构，嵌套在摩擦套管内，可缩性构件的外径从构件的一端到另一端逐渐变小，可缩性构件的外壁与摩擦套管的内壁保持接触；
固定拉杆，固定拉杆的一端与可缩性构件连接，固定拉杆从摩擦套管内径小的管口端一侧引出。
2.根据权利要求1所述的一种连续增阻变形锚杆，其特征在于：在所述摩擦套管内径大的管口端设置有套管端盖，套管端盖与管口端通过螺纹连接，在套管端盖的外侧设置楔形或锥形尖头；在摩擦套管内径小的管口端设置有密封件或装置。
3.根据权利要求1所述的一种连续增阻变形锚杆，其特征在于：所述固定拉杆从可缩性构件外径小的一端穿过可缩性构件，在固定拉杆穿出可缩性构件的一端设置有大于可缩性构件管腔的拉杆突头，通过拉杆突头使固定拉杆与可缩性构件连接在一起。
4.根据权利要求1所述的一种连续增阻变形锚杆，其特征在于：所述摩擦套管的内管壁上设置有周向肋纹，和/或可缩性构件的外壁上设置有相适配的周向肋纹。
5.根据权利要求1所述的一种连续增阻变形锚杆，其特征在于：所述可缩性构件为一段圆台形或圆锥形钢管，在管壁上设置有一条沿轴向伸展的缺口。
6.根据权利要求5所述的一种连续增阻变形锚杆，其特征在于：所述缺口设置有一条。
7.根据权利要求1所述的一种连续增阻变形锚杆，其特征在于还包括螺母和托盘，在固定拉杆的自由端设置有螺纹连接部，托盘固定在钻孔的孔口处，固定拉杆的自由端伸出托盘，螺母连接在固定拉杆的螺纹连接部上。
8.根据权利要求1所述的一种连续增阻变形锚杆，其特征在于：所述固定拉杆的主体部分是采用螺纹钢或钢管制成的。
9.根据权利要求1所述的一种连续增阻变形锚杆，其特征在于还包括螺母和托盘，与螺母配合的连接杆通过套管端堵固定在摩擦套管内径大的管口端；托盘固定在钻孔的孔口处，连接杆的自由端伸出托盘，螺母连接在连接杆的螺纹段上。
10.根据权利要求1所述的一种连续增阻变形锚杆，其特征在于：所述套管端堵与管口端通过螺纹连接。
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