[发明专利]一种耗能自恢复压力型锚杆的施工方法

说明书

本发明提供一种耗能自恢复压力型锚杆及其施工方法，该压力型锚杆包括锚杆系统和耗能自恢复系统；锚杆系统包括杆体、套管、锚具和垫板；前端由锚具和垫板锚固于挡土结构物上，后端与耗能自恢复系统连接，外围注有浆体。耗能自恢复系统包括液压缸、弹簧、挡板、活塞、活塞杆、粘滞液体、节流孔和承压筒；承压筒与液压缸前端连接，缸内充满粘滞液体；活塞杆一端固定在活塞上，另一端穿过液压缸和承压筒与杆体连接；活塞杆上设挡板，两侧套有弹簧；冲击及往复荷载作用下，弹簧拉压，驱动活塞在液压缸内运动，实现锚杆变形让压耗能及自恢复，耗能减振效果明显。本发明技术简单可行，自恢复系统设在锚杆底部施工方便，外部浆体有良好防护作用。

技术领域

本发明属于岩土锚固工程技术领域，具体涉及一种耗能自恢复压力型锚杆及其施工方法，特别适用于边坡和地下工程抗冲击支护。

背景技术

在岩土工程及地下工程中，锚杆支护已得到广泛使用，传统压力型锚杆可使杆体应力传至端部后，并通过与锚杆连接的承压板挤压灌浆体，再进一步通过灌浆体与土体间的界面传递给土体。相比于传统拉力型锚杆，压力型锚杆解决了筋体与灌浆体界面的损伤问题，具有良好的锚固能力。但在2019年11月18日，平遥煤矿巷道瓦斯爆炸造成15人死亡的悲剧，爆炸对支护结构产生冲击，后将冲击力传递给支护围岩的锚杆，使结构安全无从保证。在地下工程和隧道工程中，随着工程向土层的深入，岩爆的可能性极大提升，对锚固结构冲击作用极大，导致锚杆破坏；在我国西南地区，地震、山体滑坡事故频发，冲击荷载及往复荷载作用造成各种建筑物破坏，使道路交通阻塞和基础设施无法正常使用。传统压力型锚杆支护逐渐暴露一些不足：杆体承载力较低、传递荷载作用时能量无法耗散、冲击作用下杆体会产生并累积损伤程度和外荷载作用时可变形位移不足等。因此，针对传统压力型锚杆的缺陷，研发既吸能耗能又增大锚杆可变形程度，减小残余应变的新型锚杆成为工程师亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对传统支护结构承受往复荷载和冲击荷载时，不能有效耗能，荷载作用结束后残余应变无法自我调节恢复的问题，为提高锚固结构的耗能效果和保证支护结构的安全，提出一种耗能自恢复压力型锚杆及其施工方法。

本发明的目的之一是提供一种耗能自恢复压力型锚杆，包括：锚杆系统和耗能自恢复系统；

一种耗能自恢复压力型锚杆，包括：锚杆系统和耗能自恢复系统：

所述锚杆系统包括锚具、垫板、套管、杆体和浆体；

所述耗能自恢复系统包括承压筒、弹簧、挡板、液压缸、活塞杆和活塞；

所述液压缸与承压筒同心同轴首尾固定连接在一起；

所述活塞设置在液压缸内、且能够沿着液压缸轴向自由移动；所述活塞杆的一端固定在活塞的中心，另一端依次穿过液压缸与承压筒；

所述弹簧、挡板设在承压筒内，所述弹簧套设在活塞杆上，所述挡板固定在所述活塞杆上，所述弹簧在挡板的左右两侧各设置一个，所述弹簧能够随着挡板的左右移动而压缩或拉伸；

从承压筒伸出的活塞杆通过套筒与杆体固定连接，杆体的前端由锚具和垫板锚固于挡土结构物上、后端与所述活塞杆连接的部分被套在套管内，所述套管和耗能自恢复系统的外围通过注入浆体固定在安置孔内。

进一步地，如上所述的耗能自恢复压力型锚杆，所述液压缸内填充有粘滞液体，在活塞上分布有若干供粘滞液体通过的节流孔；缸体直径为50mm～100mm，缸长为100mm～300mm，壁厚为10mm～30mm。

进一步地，如上所述的耗能自恢复压力型锚杆，在液压缸的缸臂上设置有填油孔，该填油孔由螺栓封堵。

进一步地，如上所述的耗能自恢复压力型锚杆，在承压筒与活塞杆之间设有密封圈。

进一步地，如上所述的耗能自恢复压力型锚杆，所述弹簧刚度系数为 300N/mm～1000N/mm，直径为40mm～80mm。