[發明專利]一種具有斷裂預警功能的預應力錨索

有效

• 申請號: 202110578339.X
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113266007B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 王衍森;曹國旭;李長春;王敦顯;李乾坤;楊然;張曉光;韓濤
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;廣州地鐵設計研究院股份有限公司;徐州地鐵集團有限公司;江蘇吉奧礦山科技有限公司
• 主分類號: E02D5/74
• 分類號: E02D5/74;E02D5/76;E02D17/20;E02D33/00;E21D21/00;E21D21/02;G08B21/18
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

本發明公開了一種具有斷裂預警功能的預應力錨索，由錨固用鋼絞線、預警用鋼絞線、預警裝置組成。預警裝置由安設在錨索孔內、與預警用鋼絞線卡固在一起的預拉伸彈簧、穿過錨具的滑動桿組成。預警用鋼絞線的抗拉強度按一定比例低于錨固用鋼絞線，或所施加預拉伸應力按一定比例高于后者。錨索工作過程中各類鋼絞線將產生同步拉伸變形。由于預警用鋼絞線將先于錨固用鋼絞線達到抗拉強度而斷裂，觸發預警裝置的彈簧收縮，導致滑動桿向孔外彈出，從而實現對錨索整體逼近極限狀態的預警。該型錨索適用于各類巖體加固，能為巖體大變形條件下錨索斷裂提供及時預警。

技術領域

本發明涉及一種預應力錨索，具體說是一種具有斷裂預警功能的預應力錨索，應用在巖石工程預應力錨索支護加固工程，如大型巖石邊坡、隧道硐室巖壁的錨索支護施工。

背景技術

預應力錨索是在巖石邊坡、隧道工程中廣泛應用的一種支護結構。通過在巖體內鉆孔、安設錨索并施加預拉伸應力，可保持巖體穩定。錨索通常由若干鋼絞線組成，安設后施加一定量的預拉伸應力；隨著巖體變形，錨索內的拉伸應力逐漸增長，直至錨固力喪失或錨索被拉斷。錨索拉斷具有突然性，會造成巖體支護力迅速下降甚至完全喪失；巖土錨索的突然斷裂易誘發連鎖反映，演變成巖體滑塌失穩等重大事故。

為此，重大巖土工程往往需對錨索應力、變形（應變）開展監測，以判斷其安全狀態，對錨索可能發生的斷裂風險開展防控或報警。然而，該類監測方法需專門的傳感器及二次儀表，監測系統復雜、造價高，很難針對全部錨索大規模開展。

中國發明專利文獻“一種礦井錨索組件斷裂預警裝置（申請號 201820576035.3）”，一方面，是基于傳感器與二次儀表等專門儀器，利用錨索斷裂時壓力值超過電節點壓力表設定值的特點觸發報警；另一方面，只能在錨索已斷裂后才報警，而非提前預警，無法給工程技術人員留出應急搶險時間。總體而言，技術復雜，成本高，無法實施預警。

鑒于此，本發明提出了“一種具有斷裂預警功能的預應力錨索及其使用方法”，利用更為簡單實用的方法，對預應力錨索受力變形逼近斷裂狀態開展預警。

技術內容

本發明的目的在于，克服現有技術存在的缺陷，提出了一種具有斷裂預警功能的預應力錨索，適用于巖石工程預應力錨索支護加固工程。通過在普通錨索中創造性地加入滿足一定技術條件的預警用鋼絞線，利用其先于錨固用鋼絞線達到抗拉強度、率先發生斷裂的特點，誘發預警裝置發出報警，從而實現對錨索即將發生斷裂的預警，為開展工程搶險或加固贏得時間。

本發明為實現發明目的所提出的技術方案是，一種具有斷裂預警功能的預應力錨索，包括多根錨固用鋼絞線（2）和錨具（3），其特征是：設置有一根或一根以上預警用鋼絞線（1）以及與預警用鋼絞線數量相等的預警裝置（4）。各部件使用狀態的組裝關系如下：

所述的預警用鋼絞線和錨固用鋼絞線，鉆孔內的一端均錨固在巖石中，鉆孔外一端均由錨具固定并施加預拉伸應力；預警用鋼絞線和錨固用鋼絞線在鉆孔內相互平行布置，前者具有低于后者的抗拉強度或施加有高于后者的預拉伸應力。也就是說，施加相同的預拉伸應力的情況中，預警用鋼絞線的抗拉強度低于錨固用鋼絞線的抗拉強度；當預警用鋼絞線的抗拉強度與錨固用鋼絞線的抗拉強度相同時，施加在預警用鋼絞線的預拉伸應力大于施加于錨固用鋼絞線的預拉伸應力。

所述預警用鋼絞線和錨固用鋼絞線均勻地布置在鉆孔中。

所述的預警裝置（4），由滑動桿（5）、彈簧（6）、預警杠桿（7）、導向管（8）組成。所述導向管（8）穿過錨具（3）并與錨具固定；預警杠桿（7）中部支點固定在鉆孔內壁上；彈簧（6）套在滑動桿（5）上且均從導向管（8）穿過；滑動桿（5）與彈簧（6）在鉆孔內的末端固定在預警杠桿（7）的一端，預警杠桿（7）的另一端固定在預警用鋼絞線（1）上；彈簧（6）安裝后經初始拉伸，其外露端固定在導向管（8）外露端（露出錨具外的一端）；滑動桿（5）外露端處于自由狀態。