[发明专利]一种用于软岩加固的内锚式可伸缩锚杆及应用方法

说明书

本发明提供一种用于软岩加固的内锚式可伸缩锚杆及应用方法，所述内锚式可伸缩锚杆包括锚头和约束端；锚头包括锚杆、上水平限滑块、棱台形滑块、锚片；约束端包括下水平限滑块和底部固定块。棱台形滑块与锚片在内部相互贴合，通过滚柱实现两者之间的挤压和滑动；上下水平限滑块约束锚片只能沿径向张开。安装时，将闭合状态的内锚式可伸缩锚杆伸入锚孔中，将底部固定块抵住孔底，旋转锚杆，带动锚头旋转使底部固定块四周的固定齿刺出，然后对锚杆进行张拉，带动棱台形滑动向上推动锚片径向张开并与孔壁挤压，提供锚固力。本发明通过增加软岩所受的围压，提高锚‑岩界面上极限抗剪强度，进而获取较大锚固力，可约束岩体变形、稳定性好。

技术领域

本发明涉及岩体加固技术领域，具体是一种用于软岩加固的内锚式可伸缩锚杆及应用方法。

背景技术

深部软岩洞室在开掘后，周边围岩将向临空面位移，将产生较大变形，并在开挖面表层一定深度范围内产生松弛区。如不及时支护，这部分围岩的位移将逐步扩大而导致失稳；若支护及时，则可抑制其变形的发展，限制松弛区的扩展，使隧道、洞室保持稳定状态。通常采用在岩体中埋设锚杆的方式对深部隧洞进行支护，利用深部稳定岩体将表层的不稳定岩体锚固住，控制围岩的大变形。

现有锚杆的形式多种多样，包括注浆锚杆、机械锚杆等。然而在软岩地层中，由于注浆锚杆锚固段注浆体与软岩的极限粘接强度较小，往往需要很长的锚固段长度，对应的钻孔深度、注浆体积等大大提高，增加造价的同时锚固效果不理想；对于机械锚杆，现有的楔缝式锚杆、倒楔式锚杆以及涨壳式锚杆主要利用锚头与岩壁的摩阻力提供锚固力，由于这些锚杆对岩壁提供的压力较小，锚头与岩壁界面上的摩阻力也相对较小，同时随着软岩的变形而逐渐减小，锚固效果不佳。

软岩具有强度较低、在压力作用下有一定变形量的特点，现有的锚杆技术用于软岩加固时效果并不理想，无法发挥预期的锚固力对围岩大变形进行控制。

发明内容

本发明针对已有岩石锚杆应用于软岩加固时的不足，提供了一种用于软岩加固的内锚式可伸缩锚杆及应用方法，将收拢状态的内锚式可伸缩锚杆送入钻孔中设计锚固位置，通过顶压、旋转、张拉步骤，实现锚头的固定、锚片的张开以及锚片与岩壁的咬合，达到预定锚固力后对锚杆进行锁定，通过增加软岩所受的围压，提高锚-岩界面上极限抗剪强度，进而获取较大锚固力，整个工艺非常简单、施工速度快、锚固力大、稳定性好。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种用于软岩加固的内锚式可伸缩锚杆，包括锚头和约束端，所述锚头包括锚杆、上水平限滑块、棱台形滑块、锚片；所述约束端包括下水平限滑块和底部固定块；锚杆从上水平限滑块中间的通孔中穿过与棱台形滑块相连，棱台形滑块与锚片在内部相互贴合，通过圆柱形滚柱实现两者之间的挤压和滑动；锚片上下端分别嵌入上水平限滑块与下水平限滑块的水平滑槽中；所述下水平限滑块上端与棱台形滑块底部上下滑动连接，下端与底部固定块连接，所述底部固定块上设有由下水平限滑块旋转驱动伸出的固定齿，旋转锚杆时带动锚头和下水平限滑块一起转动，使得底部固定块上的固定齿伸出嵌入钻孔岩壁，将约束端固定于钻孔底部。

进一步的，所述上水平限滑块四周均匀开有四个类钥匙孔形状的第一水平滑槽，锚片的上端嵌入上水平限滑块4的第一水平滑槽中，用于限制锚片竖向脱离，使锚片沿第一水平滑槽水平张开和收缩；所述下水平限滑块四周均匀开有四个类钥匙孔形状的第二水平滑槽，锚片的下端嵌入下水平限滑块的第二水平滑槽中，用于限制锚片竖向脱离，使其沿第二水平滑槽水平张开和收缩。

进一步的，所述锚片的外表面为圆柱面，且所述锚片的外表面设有增摩层。

进一步的，所述棱台形滑块为正方形截面且上小下大的六面体，四个斜面中部设有矩形滑轨，滑轨上设有平行排布的圆柱形滚柱，圆柱形滚柱高度略高于矩形滑轨高度，用于实现棱台形滑块与锚片之间的滚动摩擦。

进一步的，所述棱台形滑块四个斜面的倾角为75°～85°。