[实用新型]一种组合变形协调锚杆

说明书

本实用新型提供了一种组合变形协调锚杆，包括变形托盘和组合锚杆，所述的变形协调框架包括球面托盘、平面托盘和变形协调框架，球面托盘的底部为球面，顶部为平面，中心处设有锚杆孔；平面托盘的中心处设有锚杆孔；平面托盘与球面托盘的锚杆孔同轴，平面托盘和球面托盘之间通过多个变形协调框架连接；所述的组合锚杆的尾端穿过变形托盘的锚杆孔，组合锚杆的尾端处设有螺母，螺母和平面托盘之间设有弹簧垫圈。本实用新型保证了球面托盘与硐室围岩更好的接触，增大了托盘与围岩的接触面积，增大了支护范围，改善了托盘的受力状态，是的托盘表面受力更均匀，对围岩的支护效果更好。

技术领域

本实用新型属于地下硐室（包括隧道和矿山巷道等）围岩锚杆支护技术领域，具体是涉及一种组合变形协调锚杆。

背景技术

随着矿山、水利、交通等领域的发展，深部硐室工程越来越多，目前地下硐室的形式主要包括交通隧道和矿山巷道两种。在矿山巷道方面，我国每年新掘采深在 600-800m以下的巷道超过了 1000km；在交通隧道方面，我国正以一日千里的速度快速掘进，同时表现出大断面、大长度和大变形特征。受深部岩体赋存状态、应力环境和工程条件影响，绝大部分地下硐室围岩出现大变形破坏特征，严重影响硐室的正常使用，硐室围岩控制技术问题非常突出。在地下硐室的支护中，围岩的大变形、高应力以及变形后围岩应力仍然保持较高状态导致围岩支护难度更大。采用传统的锚杆支护，只能在较小小的程度上起到支护作用，未能在较大程度上发挥锚杆的支护作用，随着硐室围岩变形的增大，传统锚杆不具有变形协调能力或变形协调能力较差，锚杆变形特性单一，只具有单一的伸长变形特性或压缩变形特性，对锚杆可同时具有伸、缩变形特性研究较少。当围岩变形达到一定量后就会损坏锚杆，导致锚杆支护失效。即使有很多相关研究人员对锚杆托盘的结构进行了一定的改进，但是效果都不佳，要么是变形协调能力差，要么是变形之后的强度不能满足支护要求。

因此，采用组合变形协调锚杆对硐室围岩进行支护时，允许围岩发生压缩变形或膨胀变形，待其应力释放一部分后再进行加强支护更加符合围岩变形规律。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种结构简单，能够在大变形高应力围岩支护中发挥良好的变形协调支护作用的组合变形协调锚杆。

本实用新型采用技术方案是：一种组合变形协调锚杆，包括变形托盘和组合锚杆，所述的变形协调框架包括球面托盘、平面托盘和变形协调框架，球面托盘的底部为球面，顶部为平面，中心处设有锚杆孔；平面托盘的中心处设有锚杆孔；平面托盘与球面托盘的锚杆孔同轴，平面托盘和球面托盘之间通过多个变形协调框架连接；所述的组合锚杆的尾端穿过变形托盘的锚杆孔，组合锚杆的尾端处设有螺母，螺母和平面托盘之间设有弹簧垫圈。

上述的组合变形协调锚杆中，多个变形协调框架沿以锚杆孔中心为圆心的圆周方向均匀布置。

上述的组合变形协调锚杆中，所述的球面托盘和平面托盘分别与变形协调框架的两端焊接。

上述的组合变形协调锚杆中，变形协调框架的强度小于球面托盘的强度，球面托盘的强度与平面托盘的强度相同。

上述的组合变形协调锚杆中，所述的组合锚杆包括伸长段锚杆和压缩段锚杆；所述的伸长段锚杆包括伸缩杆、卡槽杆和伸长弹簧；所述的伸缩杆呈哑铃状，卡槽杆的一端设有卡槽；伸缩杆的一端嵌装在卡槽杆的卡槽内，该端与卡槽杆的卡槽内壁之间设有伸长弹簧，伸长弹簧套装在伸缩杆上；

所述的压缩段锚杆包括压缩杆、卡槽杆Ⅱ和压缩弹簧；所述的压缩杆中部设有限位轴肩，压缩杆限位轴肩的两侧的直径小于限位轴肩的直径；所述的卡槽杆Ⅱ的一端设有卡槽；压缩杆的限位轴肩安装在卡槽内，卡槽内限位轴肩与卡槽底部之间设有压缩弹簧，压缩弹簧套装在压缩杆上；伸长段锚杆和压缩段锚杆直接连接或者通过连接锚杆连接；伸长段锚杆和压缩段锚杆、连接锚杆同轴。

上述的组合变形协调锚杆中，所述弹簧的变形力小于变形框架的变形力，变形框架的变形力小于锚杆自身的失效力。