[发明专利]一种针对岩爆的多段锚固耗能让压锚杆及锚固方法

说明书

一种针对岩爆的多段锚固耗能让压锚杆及锚固方法，以在高地应力环境中有效能释放围岩的弹性能，避免岩爆等灾害的发生，且有效避免锚杆发生脱锚、被拔出和拉断等问题的发生，从而提高隧道围岩的稳定性，保证施工的安全。杆体上套装设置至少两个纵向相间隔的让压套筒，让压套筒通过两端的橡胶圈紧密固定在杆体上，让压套筒的外壁上沿纵间隔设置与其焊接连接的环状齿刀，环状齿刀的外径与应力释放孔的孔径相适配。所述让压套筒的内壁上沿纵向间隔焊接设置若干组前锚固块、后锚固块，杆体上在各组前锚固块、后锚固块之间焊接设置中间锚固块，各中间锚固块与前锚固块、后锚固块对应的端面之间设置弹性体。

技术领域

本发明涉及岩爆支护锚杆，尤其是一种针对岩爆的多段锚固耗能让压的锚杆及锚固方法。

背景技术

随着我国交通基础设施建设的迅猛发展，地下工程“长、大、深、群”的特点日益凸显，穿越高地应力条件下的长大铁路、公路隧道及水工隧洞大量出现，由此带来了许多深部岩石力学问题，其中尤以岩爆最为突出。岩爆一般认为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载导致洞壁应力分异，储存于岩体中的弹性应变能突然释放而产生爆破松脱、剥落、弹射甚至抛掷现象的一种动力破坏地质灾害。自英国锡矿岩爆现象首次报道以来，全世界范围内许多国家均记录有岩爆现象发生，其范围涉及交通、水工及采矿等工程领域。岩爆灾害不仅严重威胁施工安全、影响施工进度，而且还会造成超挖、初期支护失效，严重时还会诱发地震，已经成为深埋硬岩隧道设计施工中必须考虑的重要问题之一。

在复杂的高地应力岩爆地段环境中进行隧道开挖，强烈的开采扰动，会导致围岩变形强烈，二次应力高度集中，用来进行围岩加固的普通锚杆因变形能力有限，能耗较低，在复杂的地质力学环境中进行锚固时，容易发生锚杆应变应力超限，出现脱锚和锚杆被拔出、拉断等问题，同时无法释放围岩内储存的能量，有效抑制岩爆的发生，因此常规锚固锚杆无法适应深部复杂的隧道开挖的支护。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种针对岩爆的多段锚固耗能让压锚杆，以在高地应力环境中有效能释放围岩的弹性能，避免岩爆等灾害的发生，且有效避免锚杆发生脱锚、被拔出和拉断等问题的发生，从而提高隧道围岩的稳定性，保证施工的安全。

本发明解决上述技术所采取的技术方案如下：

本发明的一种针对岩爆的多段锚固耗能让压锚杆，包括穿入应力释放孔的杆体和位于应力释放孔外的托盘和锁具螺母，其特征是：所述杆体上套装设置至少两个纵向相间隔的让压套筒，让压套筒通过两端的橡胶圈紧密固定在杆体上，让压套筒的外壁上沿纵向间隔设置与其焊接连接的环状齿刀，环状齿刀的外径与应力释放孔的孔径相适配；所述让压套筒的内壁上沿纵向间隔焊接设置若干组前锚固块、后锚固块，杆体上在各组前锚固块、后锚固块之间焊接设置中间锚固块，各中间锚固块与前锚固块、后锚固块对应的端面之间设置弹性体；所述前锚固块、中间锚固块和后锚固块的端面呈环形、横截面呈三角形，弹性体设置在中间锚固块与前锚固块对应的斜面之间，以及中间锚固块与环状后锚固块对应的立面之间。

本发明所要解决的另一技术问题是提供上述一种针对岩爆的多段锚固耗能让压锚杆的锚固方法。该方法包括如下步骤：

①在高地应力岩爆倾向性区域钻取应力释放孔，应力释放孔的直径与环状齿刀的外径相适配，应力释放孔的深度大于杆体的长度；

②将环状齿刀焊接固定在让压套筒的外壁上，将各组前锚固块、后锚固块焊接连接在让压套筒内壁上，将中间锚固块错位焊接固定连接杆体上，且在各中间锚固块与前锚固块、后锚固块对应的端面之间设置弹性体，各让压套筒通过两端的橡胶圈紧密固定在杆体上；

③将杆体送入应力释放孔内，注入水泥浆并均匀搅拌，待充满应力释放孔的水泥浆凝固后，于应力释放孔外在杆体的出露段上安装托盘和锁具螺母，并施加预紧力。

本发明的有益效果主要体现在如下方面：