[发明专利]一种自适应吸能锚杆

说明书

技术领域

本发明属于一种边坡、巷道和隧道的灾害防护设施，具体涉及一种自适应吸能锚杆。

背景技术

在地下工程或者边坡工程中，锚杆支护是一种经济有效的支护形式，它施工速度快，掘进断面小，能充分利用原岩承重，加固圈以外的岩体也因原始状态的连续性，不只是传给加固圈以荷载，也因变形协调，随着加固圈的变形过程，自身承受一定的荷载，所以锚杆支护比其它形式的支护所受的荷载小。因此，岩土锚固技术以其独特的效应、简便的工艺、广泛的用途和经济的造价，在岩土加固领域中显示出越来越旺盛的生命力，在边坡工程、基坑工程、采矿工程及隧道工程等领域得到了广泛的应用。

然而，随着地下工程深度和工作面宽度的不断增加，传统的锚杆支护技术遇到诸多问题。锚杆常见的破坏形式有锚杆的抗拉承载力不足而引起的破坏、锚杆在滑动面处或者节理面处的剪切破坏以及岩土体破坏。传统的锚杆很容易在受到冲击荷载时（如地震作用或者岩爆情况下），由于锚杆钢筋自身的延伸率低而在极限应力下发生微小变形，钢筋被拉断致使锚杆支护体系失效。支护系统失效会给工程带来不可预估的损失，更为严重者或许会造成重大伤亡事件，影响人民群众的生命财产，或者影响工程的正常施工。

发明内容

针对现有锚杆技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种自适应吸能锚杆，它能够实现对深埋巷道和隧道可能发生岩爆的情况，通过锚杆自适应吸能作用，提供一种安全有效的锚杆支护。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括有锚杆，锚杆尾杆的端部带有螺母和紧贴围岩壁的钢板托盘，螺母压住钢板托盘；锚杆具有平直段与波纹段相间隔的钢筋段，在平直段上套有套管，所述套管内壁有螺纹，套管螺纹与平直段钢筋螺纹相互咬合。

套管的工作原理及作用如下：当锚杆受到较小的拉力时，套管通过其内壁螺纹与平直段钢筋螺纹的咬合，起到分担拉力的作用；锚杆受到很大拉力或者冲击荷载而该段钢筋被拉断时，通过套管连接被拉断的钢筋，通过套管、钢筋之间的咬合力继续将力传到锚固区，确保锚杆支护体系的高效性及安全性。

锚杆波纹段钢筋主要是应对冲击荷载（如在地震作用或者岩爆情况下），锚杆通过波纹段钢筋所储备的能量和自身被拉直的过程吸收能量，从而确保在突发荷载冲击下，锚杆不会因被拉断而立刻失效。

本发明具有如下的优点：锚杆能够自适应围岩产生的变形，对隧道岩爆、煤矿冲击地压等突发灾害能够起到有效的缓冲和治理作用。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明的结构示意图。

图中：1.锚杆尾杆；2.螺母；3.钢板托盘；4.套管；5.波纹段；6.锚杆；7.平直段。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，本发明包括有锚杆6，锚杆尾杆1的端部带有螺母2和紧贴围岩壁的钢板托盘3，螺母2压住钢板托盘3；锚杆6具有平直段7与波纹段5相间隔的钢筋段，在平直段7上套有套管4，所述套管4内壁有螺纹，套管4的螺纹与平直段7钢筋螺纹相互咬合。

所述套管主要有两个作用：1、当平直段7钢筋受到较小的拉力时，钢筋受力正常，套管4起到保护钢筋不会被岩石环境所侵蚀，同时套管通过其内壁与钢筋螺纹咬合作用能承担部分拉力。2、当平直段7受到极大荷载或者突然冲击而被拉断时，此时套管4代替拉断的钢筋继续向锚固段传力，从而确保锚固系统的有效性。

所述锚杆的波纹段5的作用是：当锚杆遇到较大荷载冲击或者岩爆时，波纹段5钢筋通过被拉直而吸收能量。本发明使锚杆具有较高的安全储备，能够适应突发状况，本发明锚杆具有自适应吸能的特征。

在无冲击荷载或围岩无大变形的情况下，本发明与传统锚杆的工作原理一致，即依靠锚杆6与灌浆体间的粘接力和摩擦力，平直段7钢筋和波纹段5钢筋起到传递拉力的作用。

当围岩产生变形时，如岩爆等或者遇到冲击荷载时，如地震作用等，钢板托盘3受到围岩外推力大于本发明锚杆与围岩间的静止摩擦力，波纹段5钢筋产生拉伸变形，吸收能量以适应围岩的变形或者冲击荷载。当平直段7钢筋被拉断时，套管4可以连接被拉断的钢筋前后两段，通过套管与钢筋之间的咬合力继续向锚固区传力，从而确保锚杆支护体系的安全性。锚杆平直段7长度和锚杆波纹段5长度根据锚杆所实际支护的工程计算，通过锚杆波纹段5，使锚杆波纹段5具有较高的能量储备和强度。

本发明的锚杆具有自适应吸能的特点，能够应用于不同领域的实际工程。