[發明專利]一種基于韌性設計的大變形巖土體錨固裝置及其應用

有效

• 申請號: 201810481448.8
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108643178B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 黃雨;趙留園
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E02D5/74
• 分類號: E02D5/74;E21D21/02;E21D21/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

本發明涉及一種基于韌性設計的大變形巖土體錨固裝置及其應用，錨固裝置包括可恢復錨固體、錨具以及錨索組件，錨固體內部設有壓力艙，壓力艙與錨固體內壁之間設有間隙，壓力艙內設有活塞，壓力艙的外端單向閥以及壓力傳感器，錨固體內還設有反力鋼架，反力鋼架包括反力鋼架外壁和反力鋼架內套，反力鋼架內套與壓力艙內的活塞連接，反力鋼架外壁設于壓力艙與錨固體內壁之間的間隙中，反力鋼架的另一端設有反力底座。與現有技術相比，本裝置在受力過程中可發生較大變形，可使壓力艙壓力升高，將錨固體側向膨脹，增加與巖體的接觸力，保證其不被拔出；如果壓力艙壓力泄漏，可通過外界高壓泵繼續加壓，具有可恢復性，提高巖土體穩定性，保證工程安全。

技術領域

本發明涉及巖土體錨固體系設計，具體涉及一種基于韌性設計的大變形巖土體錨固裝置及其應用。

背景技術

不穩定巖土體是土木工程各類建設中常見的對象，時刻威脅著工程的安全。為提高其穩定性，工程上常采用錨桿(索)、抗滑樁等加固措施，其中錨固裝置使用的更為常見，然而實際工程中各類錨固裝置仍經常出現破壞，其主要原因在于采用了基于強度設計，容許變形較小。此外常規錨固裝置受力產生一定變形后意味著結構發生了一定程度的破壞，且此破壞是不可逆的。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題而提供一種基于韌性設計的大變形巖土體錨固裝置及其應用。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種基于韌性設計的大變形巖土體錨固裝置，包括可恢復錨固體、錨具以及連接于錨固體和錨具之間的錨索組件，所述錨固體內部在靠近錨具的一端設有壓力艙，所述壓力艙與錨固體內壁之間設有間隙，所述壓力艙內設有活塞，所述壓力艙的外端設有可對其注入高壓流體的單向閥以及監測其內部壓力的壓力傳感器，所述錨固體內還設有反力鋼架，所述反力鋼架包括反力鋼架外壁和反力鋼架內套，所述反力鋼架內套與壓力艙內的活塞連接，所述反力鋼架外壁設于壓力艙與錨固體內壁之間的間隙中，反力鋼架的另一端設有反力底座，所述錨索組件的一端通過壓力艙與錨固體之間的間隙與反力鋼架連接，另一端與錨具連接。

進一步地，所述錨索組件包括多個分力錨索和一個合力錨索，所述分力錨索與合力錨索之間設有連接盤，所述分力錨索的一端連接于反力鋼架，另一端連接于連接盤。

進一步地，所述分力錨索設有6-10個，所述錨固體的端部設有供分力錨索穿過的錨索預留孔，所述錨索預留孔等間距環繞分布于錨固體的端部。

進一步地，所述合力錨索通過錨具固定在承載盤上。

進一步地，所述單向閥連接流體導管。

進一步地，所述錨固體和壓力艙均為空心圓柱形結構，所述壓力艙的長度為錨固體長度的一半。

進一步地，所述反力鋼架為空心圓柱形套筒結構，包括外部圓筒形反力鋼架外壁和內部圓筒形反力鋼架內套。

進一步地，該錨固裝置受力后產生1-2m的變形。

進一步地，所述壓力艙的壓力為10-20Mpa，該錨固裝置的承載力為20-30噸。

進一步地，在使用階段，當壓力艙壓力降低時可通過預留的流體導管補充壓力，實現錨固裝置性能的恢復。

所述錨固裝置用于基坑開挖支護、邊坡治理、隧道圍巖支護或煤炭開采工程的不穩定巖土體。

本發明針對現有技術中錨固裝置采用基于強度設計，容許變形小，以及受力產生變形后不可逆的問題，提出了一種大變形巖土體錨固裝置，其產生大變形的原因在于高壓流體(液體或氣體)壓縮，不穩定巖土體動能或勢能轉為流體內能，在此過程中消耗掉體系多余能量，從而維持體系穩定狀態。本發明基于韌性設計理念，設計了具有可恢復性的錨固裝置，滿足結構韌性設計的要求，且此恢復操作可在結構設計壽命內任意時刻進行。