[实用新型]复合伸缩式锚杆

说明书

本实用新型属于采矿工程及岩土工程中软弱大变形岩体支护领域，也可用于土体的加固处理。

现有的软弱大变形岩体的支护形式主要采用以下几种：1、料石砌碹支护。这是在软岩巷道和硐室中最早尝试使用的一种支护形式，但一般很难奏效。这种支护形式施工劳动强度大、效率低、工程造价高、翻修量大。由于支护刚度大，不能适应围岩的较大变形，因而没有足够的让压性能。由于支护结构与围岩间系点接触，因而不能使支护结构与围岩一起共同良好承载，发挥围岩对地压的自承能力。所以这种结构既不利于围岩的整体稳定也不利于其局部稳定。2、U形钢可缩性支架支护。这种支护形式能适应围岩的较大变形，具有一定的让压特性，对维护软岩巷道和硐室的整体稳定具有一定的作用。但采用这种支护形式劳动强度大、施工效率低、钢材消耗量大、工程造价高。此外，它是一种被动支护形式，因而不能充分发挥围岩本身承受地压的潜力，且有时不利于围岩的局部稳定。3、传统的锚杆支护。这种形式除了具有劳动强度低、效率高、工程造价低及工程翻修少等优点外，更重要的是它把支护结构和围岩结合为一体，能充分发挥围岩本身对地压的自承能力，改善了围岩的受力状态，和前两种支护形式相比更有利于围岩的整体稳定。但由于传统锚杆抗拉刚度大，没有足够的让压性能，地压较大，岩体变形到一定程度时往往锚杆与围岩拉脱，不能适应围岩的大变形。此外，这种支护在设计上没有考虑到锚杆的侧向刚度（即剪切刚度）和布置方式对岩体稳定所起的作用。4、已有的伸缩式锚杆支护。这种支护采用的锚杆与传统锚杆有所不同。它在锚杆局部设置一个可伸缩机构，使锚杆受拉力后可在该局部产生一定的伸缩变形量，使之适应软弱岩体的大变形。这是较传统锚杆有所改善的地方。但在其它方面仍具有传统锚杆所拥有的缺点。此外，局部可伸缩机构的设置使得锚杆的变形主要集中于其上某一部位，往往会导致围岩内部（相应于锚杆伸缩机构处）产生离层，这又反过来给围岩的整体稳定带来不利因素。此外，现有的各种锚杆在设计上有一个共同的欠缺，即只考虑了抗拉锚固作用，而未考虑到其抗切锚固作用。由于在布置上一律采用沿围岩表面法向布置的方式，故不能最有效地发挥锚杆支护的潜力。

围岩的变形可分解为两个分量，其一为沿其内部滑移面的剪切变形，其二为沿滑移面法向的张压变形。在设计锚杆时，既要考虑到锚杆要有足够的抗切强度和抗弯刚度，能有效地控制围岩的剪切变形，又要考虑到其足够的抗拉强度和与围岩相匹配的抗拉刚度，更要注意到锚杆群的布置模式，使之能有效地控制围岩的张开位移和向洞内的整体变形。要使锚杆在软弱大变形岩体支护中能发挥有效作用，除了在设计中要考虑到锚杆的抗拉强度外，对其它四个因素（抗弯刚度、抗切强度、抗拉刚度和群体布置模式）均需作同样重要的考虑。本实用新型正是出于以上五个方面的全盘考虑而提出的。具体实施例如下：

复合伸缩式锚杆分为内外两层。内层具有阻止岩体沿其内部滑移面滑动的足够抗弯刚度与抗切强度，同时又具备一定的抗拉强度，待外层受岩体变形而拉伸到一定程度时再承受第二阶段拉力。外层具有较低的变形模量、较大的变形能力，同时又具有足够的抗拉强度，以适应软岩的大变形同时又具有相应的变形约束力：既要有效地控制岩体变形在一定范围内，维护岩体的整体稳定性，又要允许岩体发生足够大的变形，以利于岩体内部应力释放，用合理的支护抗力维护岩体稳定。

在选材上，要求内层的材料剪切刚度与围岩的剪切刚度之比达到足够量值，而外层宜根据抗拉刚度与围岩抗拉刚度相匹配的原则选取。对一般情况下的软岩，内层可选取钢材（可因地制宜选用管材或棒材），外层选用工程塑料或其它变形性能和强度性能符合上述要求的材料。

如图所示，复合伸缩式锚杆由锚根挡圈①，内层杆体②，外层杆体③，外层焊条④，托板⑤和标准螺母⑥组成。锚杆外层采用全长砂浆粘结式锚固，内层埋入端设有锚根，采用端部锚固。托板设在内层的外露端，并用螺母固定。