[發(fā)明專利]一種大變形自適應(yīng)釋能錨桿

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011213805.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-04
• 公開（公告）號(hào): CN112282810A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周小平;趙康;付梁;李錚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): E21D21/00
• 分類號(hào): E21D21/00;E02D17/20;E02D5/74
• 代理公司: 重慶大學(xué)專利中心 50201
• 代理人: 唐開平

本發(fā)明公開了一種大變形自適應(yīng)釋能錨桿，它包括有桿體（4）和套在桿體（4）后段上的內(nèi)階梯管筒（1），桿體（4）尾部為耐磨損的鎂合金摩擦頭（41）；內(nèi)階梯管筒（1）具有至少兩級(jí)臺(tái)階面，內(nèi)階梯管筒從前至后依次分為小徑管筒（11）、至少一級(jí)中徑管筒（12）和大徑管筒（13）；耐磨損的鎂合金摩擦頭（41）外徑大于任一中徑管筒（12）內(nèi)徑，耐磨損的鎂合金摩擦頭（41）預(yù)置于大徑管筒（13）內(nèi)、初始定位于后級(jí)臺(tái)階面，桿體（4）與小徑管筒（11）為過渡配合或過盈配合。本發(fā)明的技術(shù)效果是：增大了延伸率，有效地釋放圍巖變形產(chǎn)生的能量，且大幅提升了錨桿的前期支護(hù)能力和破壞強(qiáng)度，具有良好的支護(hù)作用，長時(shí)間穩(wěn)定圍巖。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土木工程的防護(hù)技術(shù)，具體涉及一種錨桿，應(yīng)用于隧道或巷道災(zāi)害防護(hù)，或邊坡支護(hù)等工程。

背景技術(shù)

巖土工程中的錨固技術(shù)是應(yīng)用錨桿或錨索對(duì)巖體進(jìn)行加固，它能充分發(fā)揮巖土體自身的穩(wěn)定能力，是一種對(duì)原巖擾動(dòng)小、施工速度快、安全可靠和經(jīng)濟(jì)有效的加固技術(shù)。錨桿能主動(dòng)加固巖土體，有效控制其變形，防止巖土體的坍塌破壞，錨桿支護(hù)具有許多優(yōu)點(diǎn)，使錨桿支護(hù)技術(shù)已成為巖土工程領(lǐng)域的主要支護(hù)方式。

在實(shí)際的工程中，錨桿支護(hù)也存在諸多不足：傳統(tǒng)錨桿的延伸率較低，無法有效地釋放圍巖變形產(chǎn)生的能量。當(dāng)圍巖發(fā)生較大變形時(shí)，錨桿本身不能適應(yīng)圍巖的大變形而被拉斷從而導(dǎo)致錨桿支護(hù)體系失效，而錨桿一旦被拉斷，則整個(gè)錨桿支護(hù)系統(tǒng)將會(huì)失效。中國專利文獻(xiàn)CN209212272U于2019年8月6日公開了一種能適應(yīng)圍巖大變形的可伸長錨桿。包括錨桿桿體、產(chǎn)生恒定錨固力的夾具和與夾具相連的孔口板。圍巖變形時(shí)，通過連接件將力傳遞至夾具引起夾具的滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)錨桿的伸長。該結(jié)構(gòu)在受到外力時(shí)隨即開始位移釋能，失去了前期支護(hù)的作用，為了有良好的變形效果，犧牲了錨桿的支護(hù)強(qiáng)度，其破壞強(qiáng)度往往較低，普遍低于普通錨桿，失去了錨桿最基本的支護(hù)功能。

另外，現(xiàn)有圍巖的大變形監(jiān)測需人工布點(diǎn)、安裝反光片并需人工測量，對(duì)人力成本和時(shí)間成本造成了極大的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有錨桿存在的問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種大變形自適應(yīng)釋能錨桿，它能增大延伸率，有效地釋放圍巖變形產(chǎn)生的能量以適應(yīng)巷道圍巖大變形的場所，且具有穩(wěn)定、高強(qiáng)度的初期支護(hù)力，大幅提高錨桿的破壞強(qiáng)度。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，它包括有桿體，還包括套在桿體后段上的內(nèi)階梯管筒；桿體尾部為耐磨損的鎂合金摩擦頭，耐磨損的鎂合金摩擦頭前端與桿體結(jié)合部為錐面；內(nèi)階梯管筒具有至少兩級(jí)臺(tái)階面，內(nèi)階梯管筒從前至后依次分為小徑管筒、至少一級(jí)中徑管筒和大徑管筒；耐磨損的鎂合金摩擦頭直徑大于任一中徑管筒直徑，耐磨損的鎂合金摩擦頭預(yù)置于大徑管筒內(nèi)、初始定位于后級(jí)臺(tái)階面，桿體與小徑管筒為過渡配合或過盈配合；內(nèi)階梯管筒外圓面依次裝有緊貼圍巖壁的鋼板托盤和螺母，螺母與內(nèi)階梯管筒外圓面為螺紋配合，螺母壓住鋼板托盤。

優(yōu)選地，內(nèi)階梯管筒的前級(jí)臺(tái)階面為截面，后級(jí)各臺(tái)階面為錐面。

本發(fā)明的工作原理為：

支護(hù)之初，由于耐磨損的鎂合金摩擦頭與內(nèi)階梯管筒后級(jí)臺(tái)階面之間的面積差，使得桿體與內(nèi)階梯管筒相互卡緊，以此產(chǎn)生的靜止摩擦力用以提供初期支護(hù)力。當(dāng)圍巖對(duì)鋼板托盤產(chǎn)生的力大于靜止摩擦力時(shí)，桿體與內(nèi)階梯管筒產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，耐磨損的鎂合金摩擦頭開始進(jìn)入中徑管筒，隨著耐磨損的鎂合金摩擦頭進(jìn)入中徑管筒的過程中摩擦面積不斷增大從而使得支護(hù)力也不斷提升，最終隨著耐磨損的鎂合金摩擦頭完全進(jìn)入中徑管筒以達(dá)到恒定支護(hù)力的作用。隨著桿體與內(nèi)階梯管筒的相對(duì)滑動(dòng)用以釋放圍巖所產(chǎn)生的變形能，使得錨桿與圍巖達(dá)到新的力學(xué)平衡狀態(tài)。此時(shí)外力進(jìn)一步增大，錨桿將在位移、釋能、穩(wěn)定再次位移的過程中循環(huán)直到耐磨損的鎂合金摩擦頭滑移至內(nèi)階梯管筒的前級(jí)臺(tái)階面，進(jìn)入其極限承載力階段，如果圍巖變形導(dǎo)致外力的再一次增大，錨桿就會(huì)進(jìn)入其破壞階段。