[發明專利]一種變阻吸能錨固裝置及安裝方法

在審

• 申請號: 202010580780.7
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111577356A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 楊建華;代金豪;姚池;姜清輝;周創兵
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: E21D20/00
• 分類號: E21D20/00;E21D21/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 韓雪梅

本發明公開了一種變阻吸能錨固裝置及安裝方法，包括上托盤和下托盤，上托盤和下托盤上分別開設有供錨桿桿體穿過的第一通孔和第二通孔，在第一通孔的周圍周向均布有至少三個允許插桿自由通過的貫穿孔，在第二通孔的周圍周向均布有至少三個用于固定插桿的固定部，且固定部與貫穿孔一一對應；在上托盤和下托盤之間的錨桿桿體和插桿上分別套設有A類彈簧和B類彈簧，且A類彈簧的設置高度大于B類彈簧的設置高度；通過采用不同設置高度的A類彈簧和B類彈簧相互配合，使其托盤能夠以不同工作阻力適應圍巖的大變形，有效緩沖圍巖在動載作用下的動態變形，從而滿足深部地下工程安全支護的需求。

技術領域

本發明涉及地下工程的安全支護領域，特別是涉及一種變阻吸能錨固裝置及安裝方法。

背景技術

錨桿因加固效果明顯、造價較低和施工速度快等優勢已成為地下工程加固系統中廣泛應用的支護構件，托盤在錨桿支護中發揮著極其重要的作用，一方面，托盤作為圍巖與支護系統聯系的“橋梁”將圍巖壓力傳遞給錨桿桿體以發揮錨桿控制圍巖變形的目的；另一方面，托盤將施加的預應力作用于圍巖以改變圍巖的應力狀態抑制巖體中結構面的張開和提高圍巖完整性，進而實現其主動支護的作用。因此，托盤的作用效果直接影響著錨桿的支護效果和圍巖的穩定性。

隨著我國經濟社會發展過程巨大的資源消耗，地球淺部資源趨于枯竭，礦產和能源資源開采已逐步進入1000-2000m以深水平，如廣豐銅山銅礦鉆孔深度已達1000m，錦屏二級水電站引水隧洞最大埋深2525m。在深部洞室的開挖與支護過程中，錨桿所加固圍巖的安全和穩定不僅面臨著高地應力水平、復雜地質條件等內在因素威脅，還承受著地震荷載、爆破動載等外界動力荷載的擾動，常發生諸如巖爆、軟巖大變形與頂板冒落等動力災害，在這種環境下，普通錨桿因剛度大和抗壓變形性能差而不能較好地適應圍巖大變形，錨桿斷裂或錨頭失效等后果時有發生。

為應對上述情況，許多研究者認為錨桿在可提供較高承載力的同時還應當具備一定的讓壓變形能力。國內外學者根據現有錨桿存在的弊端先后研發了多種變形吸能托盤，但這些成果應用在工程實踐中仍存在一些問題。中國專利“CN109751069B”公開了一種變形吸能錨環和防止錨桿斷裂彈射的錨桿支護裝置及方法，其是通過托盤與預緊螺母間的錨環擠壓變形達到吸能的目的，但是此錨環在抵抗圍巖變形的過程發生的是不可恢復的塑性變形，讓壓吸能效果較差，并且不具備動載作用下的緩沖吸能作用。中國專利“CN108708757A”和“CN108775253A”分別公開了一種高阻尼吸能錨桿托盤和一種減震吸能錨桿托盤，二者分別是利用高阻尼橡膠和彈簧緩沖變形吸能，但是托盤在抵抗圍巖變形過程中阻力恒定，這會引起托盤在抵抗圍巖變形過程較快達到極限變形量。總之，現有錨桿托盤的變形吸能效果還難以滿足深部地下工程安全支護的需求，此外，大多成果中的錨桿托盤也缺少錨桿失效預警設施。

發明內容

本發明提供一種變阻吸能錨固裝置及安裝方法，其主要目的在于實現變阻吸能，滿足深部地下工程安全支護的需求；另一目的在于使其具有預警功能，在錨桿失效時能夠給予現場人員警示。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：一種變阻吸能錨固裝置，包括上托盤和下托盤，其中，上托盤和下托盤上分別開設有供錨桿桿體穿過的第一通孔和第二通孔，第一通孔和第二通孔軸線重合；在第一通孔的周圍周向均布有至少三個允許插桿自由通過的貫穿孔，在第二通孔的周圍周向均布有至少三個用于固定插桿的固定部，且固定部與貫穿孔一一對應；在上托盤和下托盤之間的錨桿桿體和插桿上分別套設有A類彈簧和B類彈簧，且A類彈簧的設置高度大于B類彈簧的設置高度。

作為優選的，插桿分為安全段、反光段和連接段，安全段露在上托盤外側，反光段位于上托盤和下托盤之間，連接段與固定部連接。

作為優選的，固定部為具有螺紋的盲孔，連接段為插桿上設置有外螺紋的一端。