[发明专利]变形局部化的动力吸能锚杆

说明书

技术领域

本发明涉及锚杆，特别是采矿、岩土、护坡及地下工程用的一种变形局部化的动力吸能锚杆。

背景技术

    随着对矿产资源需求量的增加和浅部资源的日益枯竭，我国越来越多的矿山相继进入深部资源开采状态，已有多个矿区出现千米深井。巷道在服务期间屡遭破坏，支护结构损毁变形，需要反复维修，是深部开采面临的重大难题。实践证明，动力扰动是深部巷道稳定性的重要威胁。冲击地压是深部巷道极易发生的一种重要动力形式；随着采深深度的增加，冲击地压事故越来越多，并越来越严重。施工爆破也是常见的巷道的动力因素，爆破产生的地震波在围岩中传播会引起临近爆源的围岩和支护结构产生颠簸和摇晃。不仅如此，深部巷道爆破极有可能诱发冲击地压等连锁动力现象，另外，还有其它的一些动力形式，如机械凿岩、天然地震等。这些动力作用是诱发锚杆锚固系统损伤和破坏的重要因素。因此，锚杆的改进和创新势在必行。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种变形局部化的动力吸能锚杆，可有效解决锚杆系统在动力作用下容易破坏失效和降低地下工程结构动力灾害风险问题。

本发明解决的技术方案是，包括锚杆体，锚杆体沿长度方向设置有呈粗细相间布置的粗部和细部，锚杆体一端为自由端，另一端为锚固端，自由端上有螺纹。

本发明结构简单新颖独特，具有较好的锚固强度、刚度及抗动力破坏等力学性能，粗部实现了多点锚固的效果，提高了锚杆的锚固强度；在动力的作用下，细部结构能够产生塑性变形以吸收动能；细部结构沿锚杆长度方向上逐渐增加，以确保该锚杆体不会发生动力失效，是锚杆上的创新。

附图说明

图1为本发明的立体图。

图2为本发明的使用状态图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1、2给出，本发明包括锚杆体，锚杆体沿长度方向设置有呈粗细相间布置的粗部2和细部3，锚杆体一端为自由端1，另一端为锚固端5，自由端1上有螺纹6。

为了保证使用效果，所述的细部3的长度从自由端1向锚固端5逐渐增加；

所述的细部3的直径从自由端1向锚固端5逐渐减小；

所述的粗部2和细部3连接部位呈锥形圆弧面4。

图1、2中，L_i为第i个细部的长度，d_j为第j个细部的直径；L_i-1为第i-1个细部的长度，d_j-1为第j-1个细部的直径；满足L_i＞L_i-1，d_j＞d_j-1，其中i、j为正整数。

本发明的工作机理是，锚杆体安装在插装在岩体8以后，通过垫板7固定，粗部2与岩体相互作用，起到锚固的作用，从而实现了多点锚固，增强了锚杆和围岩之间的相互作用，提高了锚固强度。在动力作用下，由于细部3的尺寸相对较小，容易产生大的塑性变形，以吸收动能，由于细部的变形发生在局部避免锚杆在动力作用下产生整体的失效破坏。

锚杆体承载的过程中，靠近自由端的应力较高，随着靠近自由端，应力逐渐减小；因此所设计细部的长度也逐渐减小，避免由于高应力区的细部结构尺寸太小而导致的锚杆承载力降低。

本发明依据锚杆体的实际受力特性，结构简单新颖，性能可靠，避免采矿、岩土及地下工程的锚杆锚固系统在动力作用下发生损失、破坏，降低该类工程结构的动力灾害风险。同时由于新的锚杆系统实现了多点锚固的特性，具有较高的锚固强度和稳定性，有良好的社会和经济效益。