[发明专利]一种吸能-抗震锚杆

说明书

本发明提供一种吸能‑抗震锚杆，属于安全防护技术领域。该锚杆包括锚固段直杆、吸能段弯曲杆体、螺纹段直杆、圆形钢板、圆形高阻尼橡胶、金属托盘、预紧螺母和搅拌齿，锚固段直杆上按一定间隔套装若干个正方形搅拌齿，螺纹段直杆的尾部旋有预紧螺母和套装有金属托盘，预紧螺母压住金属托盘，螺纹段直杆上处于金属托盘与吸能段弯曲杆体之间套装有若干对圆形钢板和圆形高阻尼橡胶。本发明锚杆能够大幅度提高锚杆的吸能、抗震效果，吸收并耗散作用于支护体系上的变形冲击能，有效引导控制能量的释放和转化，达到抑制冲击地压等动力灾害发生或对动力灾害发生全过程做到安全可控的目的。

技术领域

本发明涉及安全防护技术领域，特别是指一种吸能-抗震锚杆。

背景技术

世界范围内的新型工业化、城镇化、信息化和农业现代化建设对矿产资源和能源的刚性需求巨大，且仍将长期保持高位态势，这使得地球浅部矿物资源逐渐枯竭，资源开发不断走向地球深部。同时人类生存发展需求(隧道、水电站等)和对未知世界的探索也不断拓展着地下活动空间。随着地下工程不断向深部延伸，岩体原位应力状态与高应力环境作用更加凸显，在工程强扰动下，以高能级冲击地压(岩爆、矿震)、围岩大变形、冒落与片帮等为主要特征的强动力灾害频发，对其进行有效、可靠的防治与控制已经刻不容缓。锚杆是土木工程领域广泛使用的一种支护构件，尤其是在地下工程围岩结构稳定支护中被普遍采用，对维护工程结构稳定、保障工程安全运营具有重要作用。传统锚杆对工程服务期间发生的动力灾害的防护效果并不理想，只是在一定程度上缓解了动力灾害发生的强度，并未能实现有效防治动力灾害的目的。其根本原因在于传统锚杆不能有效吸收围岩高变形能、抵抗强冲击荷载(抗震)，具体表现为：传统锚杆要么刚度大、支护强度高，但延展性很小，自适应变形能力差；要么虽然能提供大变形，但却无法满足高应力下的支护强度，常因岩体内应力过大而导致锚杆断裂破坏。

鉴于传统锚杆在深部高应力岩体支护中存在的不足，国内外先后研发了多种高强度、大变形吸能锚杆，但在工程应用中仍存在许多问题。如专利号CN1544798A公开了一种胀壳式锚杆，这种预应力锚杆与专控内壁有效接触面积小，绑扎绳易被拉断，导致可施加的预应力小，吸能效果差。专利号201835847U公开的一种超长锚杆，在锚头和锚尾之间设置有至少一个连接部将二者连接，该锚杆能够控制深部围岩变形并有效解决了由于巷道等空间不足而不能使用长锚杆的问题，但锚杆整体属于刚性而不能实现有效吸能，对于大变形围岩调节变形量的能力有限。专利号CN205154208U公开的一种新型多功能锚杆，在锚固入围岩结构内的锚杆端头设置锚固剂，并在托盘内侧的锚杆上套接遇水膨胀橡胶，这可以增加锚杆与围岩体之间的粘接力，但这种锚杆与常规锚杆一样，当围岩变形能超过其吸能极限时，锚杆容易破断失效，难以起到抗震的效果。专利申请号201210118241公开的一种快速安装高效吸能矿用锚杆，该锚杆采用单一吸能结构，巷道围岩变形能集中作用于单一吸能构件处，当变形能超过其吸能极限时，锚杆容易破断失效。总之，现有的锚杆功能仍较单一，吸能和抗震效果不甚理想，难以满足深部地下工程围岩大变形支护与强冲击动力灾害防控的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种吸能-抗震锚杆，该锚杆同时具有高强度、稳定支撑、弹性复位和高阻尼等多种功能，既可以大幅度吸收围岩变形能，又可以实现快速让压，真正兼吸能和抗震功能于一体，满足深部地下工程围岩大变形的特点。

该锚杆包括锚固段直杆、吸能段弯曲杆体、螺纹段直杆、圆形钢板、圆形高阻尼橡胶、金属托盘、预紧螺母和搅拌齿，锚固段直杆上套装正方形搅拌齿，锚固段直杆连接吸能段弯曲杆体，吸能段弯曲杆体连接螺纹段直杆，螺纹段直杆的尾部旋有预紧螺母，预紧螺母后套装有金属托盘，预紧螺母压住金属托盘，螺纹段直杆上处于金属托盘与吸能段弯曲杆体之间套装有圆形钢板和圆形高阻尼橡胶。

其中，一个圆形钢板和一个圆形高阻尼橡胶组合成一对，圆形钢板和圆形高阻尼橡胶轮流组合在一起。

搅拌齿套装在锚固段直杆上远离吸能段弯曲杆体的端部，所述搅拌齿中心圆形小孔的孔径尺寸与锚固段直杆直径相匹配。搅拌齿的个数和厚度根据需要确定。