[发明专利]一种抗岩爆和大变形翼式劈裂型吸能锚杆及结构

说明书

本发明属于锚杆技术领域，公开了一种抗岩爆和大变形翼式劈裂型吸能锚杆，包括：锚杆体以及设置在其尾部的托盘和螺母；锚固翼，所述锚固翼径向设置在所述锚杆体外壁上。本发明提供一种抗岩爆和大变形翼式劈裂型吸能锚杆及结构，能有效提升吸能让压以及深部地下工程岩爆或大变形等灾害控制效果的吸能锚杆。

技术领域

本发明涉及锚杆技术领域，特别涉及一种抗岩爆和大变形翼式劈裂型吸能锚杆及结构。

背景技术

锚杆支护技术至今已有一百多年的历史，已经成为岩土边坡、基坑等地面工程及隧道、采场等地下工程广泛应用的支护方式之一，尤其在地下工程围岩稳定性控制中更为显著。常规锚杆用于地下浅部，根据其受力方式不同可分为机械式锚杆、粘结式锚杆和摩擦式锚杆。机械式锚杆也就是胀壳式锚杆，粘结式锚杆刚度大、强度高，但延展性小、变形能力差；摩擦式锚杆，管缝式、水力膨胀式锚杆的变形能力大，但承载能力低。

目前我国大力发展基础设施建设，水利水电、交通、土建、能源、核废料储藏等领域建设密集展开，相关地下工程呈现深埋长大的趋势。深部高应力、高地温、高渗透压和强烈扰动等因素严重影响着地下工程围岩的稳定性，各种工程灾害日益增多，具体表现为软岩大变形、硬岩岩爆等，对深部地下工程开挖与支护带来了巨大的难度。传统的锚杆支护在深部地下工程中面临着严重的挑战，普通粘结式锚杆在岩体大变形的情况下往往因其本身变形量不足而导致锚杆失效破坏，摩擦式锚杆一旦达到破断载荷就会造成杆体断裂而失去支护作用，普通锚杆延伸率不足、延伸后强度降低以及不能抗冲击等特点已不能适应深部岩体的变形破坏特征。但在实际工程应用中，许多传统锚杆仍广泛应用于深部地下工程中，不但提高了支护成本，而且埋下了巨大的安全隐患。

因此，深部地下工程围岩锚杆支护不仅具有高承载能力，更要有较大变形能力来转移和吸收围岩变形所产生的能量，称为吸能锚杆或让压锚杆、屈服锚杆等。吸能锚杆按其吸能原理可分为锚头吸能型和杆体吸能型两种类型，锚头吸能型锚杆是在内锚固段或外锚头处增设了可持续变形的吸能装置(杆体上的滑动套筒、垫板后的弹簧垫圈等)，杆体吸能型锚杆则是利用杆体伸长实现吸能的，杆体材料具有高强度、大变形能力的特征，或者杆体设计为特别形状(如波纹形)。

国内各种类型的吸能锚杆也层出不穷的涌现，但现有的锚杆仍然存有诸多缺陷：如专利公开号CN201981537U“水胀式弹性抗岩爆锚杆”、公开号CN204691804U“一种适用深部地下工程的抗冲吸能锚杆托盘”、公开号CN205743946U“一种防冲吸能锚杆托盘”等，主要是通过在外锚固端增加吸能让压装置(弹簧垫圈、变形筒等)，结构简单、成本低廉、安装方便，吸能及应力扩散效果较好；但其整体变形吸能让压能力有限，且吸能装置外露面临侵占断面净空、需防锈防腐、影响施工等问题。公开号CN101929347A“一种适用高应力大变形岩体采矿用协调变形吸能锚杆”、公开号CN201857612U“一种延-弹性抗岩爆锚杆”、公开号CN106640161A“一种具有良好延伸量的高强度吸能锚杆”等，杆体自由段一部分设计为波浪形产生变形来吸收能量，结构简易、制作和施工方便；但杆体往往直接与空气接触，其防腐和耐久性差。公开号CN102286975A“一种加固大变形岩体的恒阻吸能锚杆”、公开号CN104265339A“一种挤压、摩擦式吸能锚杆”、公开号CN101858225A“恒阻大变形锚杆”等，主要通过杆体上的让压装置(套管)变形或滑移等来实现锚杆与围岩的协调变形，达到吸能让压的目的；但制作复杂、施工难度大、成本高，不利于在实际工程中推广应用。此外，目前大部分吸能锚杆是两点锚固结构，即内锚固段和外锚固段单元，一旦一个单元失效将导致整个锚杆破坏。

发明内容

本发明提供一种抗岩爆和大变形翼式劈裂型吸能锚杆及结构，能有效提升吸能让压以及深部地下工程岩爆或大变形等灾害控制效果的吸能锚杆。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种抗岩爆和大变形翼式劈裂型吸能锚杆，包括：

锚杆体以及设置在其尾部的托盘和螺母；

锚固翼，所述锚固翼径向设置在所述锚杆体外壁上。