[实用新型]一种岩爆柔性防护网消能锚杆装置

说明书

本实用新型提供一种岩爆柔性防护网消能锚杆装置，包括依次固定连接的锚杆头部（1）、锚杆中部（2）、锚杆尾部（3），所述锚杆头部（1）与通过砂浆（1₁）与围岩粘结，所述砂浆（1₁）强度小于等于锚杆头部（1）处的岩体强度；锚杆尾部（3）通过锚固剂与围岩粘接；所述锚杆中部（2）由弹簧构成，锚杆中部（2）与锚杆头部（1）、锚杆中部（2）与锚杆尾部（3）之间分别设置有挡板（11），使锚杆中部（2）与围岩之间保持中空。本实用新型的锚杆装置具有保持承压、让压和持续消能的优点。

技术领域

本实用新型涉及一种硬岩隧道岩爆防护锚固设备，特别是涉及一种防治岩爆灾害的可消能且可伸长锚杆，属于岩爆柔性防护锚固工程领域。

背景技术

岩爆是高地应力条件下地下工程开挖过程中，硬脆性围岩因开挖卸荷导致储存于岩体中的弹性应变能突然释放，因而产生爆裂松脱、剥落、弹射甚至抛掷的一种动力失稳地质灾害。

高地应力条件下硬岩隧道发生岩爆时所释放出的能量很大，根据文献资料，其能量一般会达到或超过支护构件的屈服强度，如果锚固系统没有吸能、消能装置，就会发生破坏；一旦锚固系统破坏，导致整体岩爆柔性防护体系不起作用。

目前，可伸长锚杆主要有两大类型：一、杆体可伸长类，二、结构构造伸长类。如蛇形可伸长锚杆、H型杆体可拉伸锚杆等属杆体可伸长类；如锯齿形涨壳式让压锚杆、锚杆尾套有一段涨管和增阻管的可伸长锚杆等属于结构元件滑动类。此类锚杆为实现伸长通常采用端头锚固的方式，即锚头与孔底岩体固结而锚杆尾用托盘预紧，这些锚杆通常适用于软岩变形连续的围岩，而当隧道表面岩体发生松脱、剥落、弹射等现象时，变形后没有回弹力，导致锚杆托盘悬空，此时端头锚固的锚杆将失去加固围岩的作用，从而进一步诱发该锚杆支护区域的围岩发生破坏。可见，硬岩条件下的可伸长锚杆采用端头锚固时，往往起不到锚固的效果。

另一类具有伸长性能的锚杆焊接式动静组合锚杆，锚杆杆体由锚杆尾段及锚杆头段和延伸率大于30％的锚杆中段焊接而成，其中：锚杆尾段和锚杆头段采用锚固剂与孔壁围岩粘结锚固；锚杆中段不与孔壁围岩粘结，受力后可自由变形伸长；锚杆尾段配有紧固螺母并安设有托盘。并将锚杆中段布置在围岩内部破裂软化区和弹性区边界附近以克服应力波的扰动。锚杆头段选用慢速树脂锚固剂与围岩粘结，锚杆尾段选用快速树脂锚固剂与围岩粘结，锚杆中段内可装入树脂胶泥以隔离锚杆尾段及锚杆头段。快速树脂锚固剂可预紧螺母，而锚杆尾段的慢速树脂锚固剂则可巩固螺母的预紧。锚杆尾段和锚杆头段均采用高强度螺纹钢材料杆体，锚杆中段采用大延伸率的圆钢。此类锚杆虽然通过杆体的变形调控围岩的自承载能力，以适应围岩内部破坏所需要的补偿空间，杆尾锚固可避免端端头锚固时围岩表面易失效的问题，确保硬岩锚杆支护系统在发生岩爆等灾害时屈服变形并仍保持一定的抗力。但在锚杆中段内装入树脂胶泥后增大了消能部分锚杆的刚度，消能效果不明显。一旦岩爆能量促使杆体伸长达到了其设计值而持续发生岩爆时，此类锚杆如同普通岩石锚杆一样，起不到应有的效果。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种保持承压、让压、持续消能的一种岩爆柔性防护网消能锚杆装置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供一种岩爆柔性防护网消能锚杆装置，包括依次固定连接的锚杆头部、锚杆中部、锚杆尾部，所述锚杆头部与通过砂浆与围岩粘结，所述砂浆强度小于等于锚杆头部处的岩体强度；锚杆尾部通过锚固剂与围岩粘接，本实用新型实施例锚杆尾部采用快速树脂锚固剂与围岩粘接；所述锚杆中部由弹簧构成，锚杆中部与锚杆头部、锚杆中部与锚杆尾部之间分别设置有挡板，使锚杆中部与围岩之间保持中空。锚杆的中部中空不充填任何胶结物质，可以使中部的弹簧更好的发挥其作用。

优选地，所述锚杆头部与锚杆中部设置在潜在塑性区；所述锚杆尾部设置在弹性区。将锚杆中部设置在潜在塑性区内可以有效的减小锚杆吸能对尾部锚固的扰动。