[發明專利]一種新型抗剪切大變形吸能錨桿

有效

• 申請號: 202011039686.7
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112177648B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 周昌;隋旺華;陳友東;高要輝
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

本發明公開了一種抗剪切大變形吸能錨桿，包括錨桿和套管。所述錨桿分為n段，n≥2；每一段的兩端均設有若干圈錐形卡齒，其中最外端的一段，一端設若干圈錐形卡齒，另一端為螺紋；所述套管的個數為n?1個；各套管內徑大于錨桿外徑，套管由m節組成，每節之間用拉伸彈簧連接且套管兩端的最外面一節內壁上設有一圈與錨桿的錐形卡齒對應的卡齒。所述錐形卡齒的齒面為由內向外增高的斜面。所述套管的剛度大于所述錨桿剛度。錨桿各段與套管構成錨固單元，錨固單元預設在剪切大變形段，承擔地質體剪切變形。本發明抗剪切大變形吸能錨桿，可承受軸向大變形，又可承擔側向大變形，能夠同時實現軸向、側向大變形，同時可實現滑坡變形能。

技術領域

本發明涉及一種屬于巖土工程技術領域中的錨桿，具體說是一種抗剪切大變形吸能錨桿。

技術背景

在過去的四十年中，深度采礦及其相關的地質災害已成為主要研究重點。澳大利亞的地下采礦深度約為2公里，加拿大的深度超過3公里，南非的深度約為4公里。而在我國，隨著煤礦開采深度的增加，出現了許多地質條件復雜的巷道，其中最大開采深度已達1500m。高地應力、圍巖的能量積累和變形，頻繁發生剝落、劈裂、巖爆等危害，故而支護結構在深部采礦工程中十分重要。而在地表地質災害中，滑坡廣泛存在于世界各地，特別是我國中西部山區，而在治理工程中，通常由于滑坡的大變形而導致抗滑結構發生失效，特別是在地震、庫水位波動等誘發因素作用下。故在錨桿設計時除了靜態機械性能外，還應考慮其動態性能以確保錨桿既可以承受大變形又可以承受高動荷載，從而它具有非常好的能量吸收效果。

《A novel energy-absorbing rock bolt with high constant workingresistance and long elongation: Principle and static pull-out test》（Construction and Building Materials，第243期，Hao Y, Wu Y, Ranjith P.G, 等），公開了一種通過鋼珠聯結錨桿與套管的結構：套管內徑大于錨桿直徑，同時內徑具有一定的坡度，在套筒管的上端焊接有一個中空圓形孔的面板。鋼球均勻地布置在面板上的內表面。錨桿與套管通過鋼球的接觸連接在一起。鋼珠的位置由球體直徑、套管與錨桿的間距所決定。在錨桿的外端，有一段螺紋，連接螺母。工作時鋼球被螺母緊緊壓在套筒管和錨桿上。其工作原理為：通過在巖體變形產生的軸向力作用下，鋼珠在螺母壓力作用下嵌入套管來提供恒阻力，當軸力增大，鋼珠嵌入深度增大，套管逐漸被拔出，錨桿伸長，以此來適應巖體的大變形。該結構可以很好的吸收巖體變形能，但缺陷是無法抵抗地質體的剪切變形，發生剪斷，而且在套管被拔出的過程中能量未能得到及時、快速耗散，導致結構壽命不長，最大承載力不高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，克服現有技術存在的缺陷，提出了一種抗剪切大變形吸能錨桿，其結構即可承受軸向大變形，又可承擔側向大變形。可同時實現軸向、側向大變形，同時可實現滑坡變形吸能、散能。

本發明抗剪切大變形吸能錨桿，包括錨桿和套管，其特征在于：所述錨桿分為n段，n≥2。每一段的兩端均設有若干圈錐形卡齒，其中最外端的一段，一端設若干圈錐形卡齒，另一端為螺紋（用于緊固螺栓）。所述套管的個數為n-1個；各套管內徑大于錨桿外徑，套管由m節組成，每節之間用拉伸彈簧連接且套管兩端的最外面一節內壁上設有一圈與錨桿的錐形卡齒對應的卡齒。

所述錐形卡齒，其齒面為由內向外增高的斜面（錨桿段的端部為外）。每圈錐形卡齒中，多個卡齒沿錨桿圓周均勻設置。

所述套管，其剛度大于所述錨桿剛度。

錨桿各段與套管構成錨固單元，錨固單元預設在剪切大變形段，承擔地質體剪切變形。探明地質體中存在多少個剪切帶，然后在每個剪切帶位置預設錨固單元。