AT396390B

AT396390B - Gebirgsanker

Info

Publication number: AT396390B
Application number: AT0302087A
Authority: AT
Original assignee: Mayreder Kraus & Co Ing
Priority date: 1987-11-16
Filing date: 1987-11-16
Publication date: 1993-08-25
Also published as: ATA302087A; EP0341279A1; US4984937A; EP0317547A1; JPH02503019A; WO1989004911A1

Description

AT 396 390 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gebirgsanker mit einer innerhalb eines Bohrloches zu befestigenden Ankerstange, die einen außerhalb des Bohrloches über eine Ankerplatte am Gebirge abstützbaren Ankerkopf aufweist, wobei in die Abstützverbindung zwischen Ankerplatte und Ankerstange ein die Ankerstange hakenförmig umgebender, druckbelasteter Verformteil eingebunden ist

Solche Gebirgsanker dienen zur Tunnel- und Stollensicherung und führen beim Hohlraumausbau durch ein entsprechend systematisches Versetzen, etwa radial zur Tunnel- oder Stollenachse, aufgrund ihrer Aufnahme eines mehr oder weniger großen Gebirgsdruckanteiles und Einleitung der aufgenommenen Kräfte in die dem Bohrloch entsprechenden Tiefen des Gebirges zu einem Mittragen des Gebirges. Da der radiale Gebirgsdruck mit der Verformung sinkt, ist es bereits bekannt, Verformteile aufweisende Gebirgsanker zu verwenden, die innerhalb gewisser Grenzen eine kontrollierte Gebirgsverformung zulassen und dadurch eine Vereinfachung der Stützkonstruktionen für den Tunnelausbau »möglichen. Als Verformteil für diese nachgiebigen Gebirgsanker gibt es nun bisher, wie die AT-PS 378 823 zeigt, dem Ankerkopf zugeordnete Hülsen, die zwkchen Ankerkopf und Ankerplatte eingesetzt sind und bei entsprechender Belastunxg durch den eindringenden Ankerkopf aufgeweitet werden, so daß eine vom Dehnverhalten der Stützhülse abhängige Nachgiebigkeit der Verankerung entsteht Aus der DE-PS 1 583 803 geht auch schon ein Gebirgsanker hervor, dessen an der Ankerplatte abgestützter Ankerkopf einen Ziehring bildet und dem Gebirgsdruck durch ein Gleiten entlang des geriffelten Ankerbolzens und ein damit hervorgerufenes Ausziehen des Bolzens nachgeben kann. Diese bekannten Gebirgsanker sind allerdings aufgrund der erforderlichen besonderen Werkstoffwahl und -qualität der Verformteile recht aufwendig und teuer, sie müssen entsprechend der gewünschten Verformlänge beträchtlich weit über die Ankerplatten hochragen und nicht zuletzt erlauben sie nur die Aufnahme geringerer Abstützkräfte mit wenig Einflußmöglichkeiten auf den Verformungswiderstand des Verformteiles und damit auf den Verformungsvoigang.

Aus der US-PS 4 156 236 ist ein Lagefühler zur Erfassung von Veränderungen des Gebirges im Bergbau bekannt, der im wesentlichen aus einer in eine in das Gebirge führende Bohrung eingesetzten Sondenstange besteht, die mit ihrem Innenende befestigt ist und mit ihrem z. B. aus einer Stollendecke herausragenden Ende in eine Mutter eingreift, mit deren Hilfe eine Feder vorgespannt werden kann, die sich in einer im Bohrloch vorgesehenen Hülse mit dem einen Ende und mit dem anderen Ende auf einem Bund einer über die erwähnte Mutter verstellbaren Hülse abstützt. Bei Änderungen des Gebirges wird die Feder zusammengedrückt und ein die Relativverstellung erfassender Fühler betätigt einen elektrischen Schalter, über den der Stromkreis eines Signalgebers zur Alarmabgabe geschlossen wird. An Stelle eines solchen Signalgebers können auch andere Meßeinrichtungen zur Erfassung der Relativverstellung der Sondenstange verwendet werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung der aufgezeigten Nachteile und die Schaffung eines Gebirgsankers, der rationell herstellbar und einfach zu versetzen ist, im Bedarfsfall ohne weitaus dem Bohrloch vorragende Teile ausgebildet werden kann, eine in ihrer Charakteristik einstellbare bzw. wählbare nachgiebige Abstützung ergibt und unter voller Nützung der durch die Festigkeit der Ankerstange bestimmten Belastbarkeit eine Beeinflussung der Abhängigkeit zwischen Abstützkräften und Verformung zuläßt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Verformteil einen, wie an sich bekannt, zwischen einer stangenseitigen und einer plattenseitigen Druckfläche sitzenden Stauchkörper in Form einer Hülse bildet. Ein solcher Stauchkörper ist aufwandsarm herstellbar und kann in seinem Stauchverhalten gut an die zu erwartenden Belastungsverhältnisse angepaßt werden. Der Stauchkörper schließt jede Gefahr eines durch Materialfehler od. dgl. bedingten, ruckartigen Nachgebens und der damit verbundenen Reißgefahr des Ankers aus und er bietet einen ansteigenden Verformungswiderstand bei fortschreitender Belastung, so daß dem abzustützenden Gebirge eine gut kontrollierbare Verformung gestattet wird.

Die den Stauchkörper bildende Hülse läßt sich an und für sich beliebig ausgestalten, doch ergibt sich eine besonders vorteilhafte Form, wenn erfindungsgemäß die als Stauchkörper dienende Hülse eine Umfangsrille od. dgl. aufweist. Diese einfache Hülse läßt sich rationell fettigen und durch Wahl der Form und/oder Zahl ihrer Rillen im Stauchverhalten recht genau innerhalb weiter Bereiche vorbestimmen. Bei ausreichender Formstabilität kann die Hülse durch die rillenbedingten Schwachstellen des Mantels mit dosiertem Verformungswiderstand gleichmäßig zusammengestaucht werden, bis die Rillenquerschnitte zusammengedrückt sind und der Verformungswiderstand sprunghaft ansteigt. Die Summe der Rillenbreiten ergibt dabei auch den möglichen Deformationsweg, der so wunschgemäß vorzugeben ist, ohne die Funktionssicherheit des Ankers zu beeinträchtigen.

Besitzen erfindungsgemäß die gleichmäßig axial hintereinandergereihten Rillen unterschiedliche Tiefe, wobei vorzugsweise die Tiefe der Rillen vom Ankerkopf in Richtung auf das Befestigungsende der Ankerstange hin abnimmt, kann der Verformungsvorgang gezielt beeinflußt und etwa ein mit dem Deformationsweg progressiv zunehmender Verformungswiderstand erreicht werden.

Nach einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist der Stauchkörper zwischen einem äußeren Stützring der Ankerstange und einem inneren Stützring eines Rohrstückes angeordnet, das den Stauchkörper in sich aufnimmt und über eine Ankermutter an der Ankerplatte angreift. Bei dieser Konstruktion kann das Rohrstück mit dem Stauchkörper in das Bohrloch hineinragen, so daß ein größerer Überstand des Gebirgsankers außerhalb des Bohrloches unnötig ist Abgesehen davon wird der Stauchkörper durch seinen Sitz innerhalb des Rohrstückes vor Verschmutzung u. dgl. geschützt, wodurch eine Beeinträchtigung und Störung der Stauchkörperverformung aufgrund äußerer Umstände unterbunden werden. -2-

Claims

AT 396 390 B Weist das Rohrstück ein Außengewinde für die Ankermutter auf, wobei vorzugsweise auf das Rohrstück eine das Außengewinde bildende Gewindehülse aufgebracht ist, kann das Rohrstück selbst als Ankerkopf genutzt werden und es kommt zu einer rationellen Ankerkonstruktion. Durch eine eigene Gewindehülse lassen sich dabei die mit dem Gewinde zusammenhängenden Festigkeitsverluste vom Rohrstück femhalten und unwirtschaftliche Überdimensionierungen vermeiden. Möglich ist es weiters, das Rohrstück mit einer am stützringfreien Ende eingesetzten Mutter od. dgl. auf einen auswärts axial an die Ankerstange anschließenden Gewindebolzen aufzuschrauben, der sich seinerseits über die Ankermutter an der Ankerplatte abstützt. Hier dient der Gewindebolzen als Ankerkopf und das Rohrstück samt Stauchkörper kann ganz im Bohrloch verschwinden. Es ergeben sich geringste Überstände und die Längen der beliebigen Ankerstange und des Gewindebolzens können wunschgemäß aufeinander abgestimmt werden. Da sich die Verformung des Gebirges in der Deformation des Stauchkörpers und der Dehnung der Ankerstange widerspiegelt, kann auf einfache Weise eine Messung dieser Verformung vorgenommen werden, wenn erfindungsgemäß die hohle Ankerstange, wie an sich bekannt, einen Meßstab aufnimmt, der im Bereich des Befestigungsendes der Ankerstange fixiert und lose bis durch den Ankerkopf hindurchgeführt ist Die Relativlage des Ankerkopfes od. dgl. gegenüber dem Meßstab zeigt jeweils den Grad der aufgetretenen Relativbewegung und damit der Verformung an. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise anhand eines schematischen Schnittes durch einen erfindungsgemäßen Gebirgsanker veranschaulicht. Zur Sicherung einer Hohlraumleibung (1) werden nachgiebige Gebirgsanker (2) versetzt, die den Gebirgsdruck aufnehmen und ein Mittragen des Gebirges bei der Wandabstützung bewirken sollen. Die Gebirgsanker (2) weisen eine Ankerstange (3) auf, die in ein Bohrloch (4) eingeführt und, wie nicht weiter dargestellt, im Bereich des Bohrloch-Tiefsten sicher befestigt ist, zu welcher Befestigung sich beispielsweise durch Hydraulikmittelbeaufschlagung aufweitbare und mit dem Gestein verpreßbare Endstücke eignen. Am freien, aus dem Bohrloch (4) herausragenden Ende der Ankerstange (3) ist eine Hülse (5) lose aufgesteckt, die regelmäßig verteilte Umfangsrillen (6) bildet und als Stauchkörper zur Aufnahme auftretender Gebirgs-verformungen dient. Dazu sitzt die Hülse (5) zwischen zwei entsprechende Druckflächen aufweisenden Stützringen, einem äußeren, an der Ankerstange (3) angeschweißten Stützring (7) und einem inneren, an einem Rohrstück (8) angeschweißten Stützring (9). Das Rohrstück (8) umschließt die Hülse (5) und trägt außerhalb des Bohrloches (4) eine Gewindehülse (10) mit einem Außengewinde (11) für eine Ankermutter (12), wobei sich die Ankermutter (12) über eine Ankerplatte (13) außen an der Gebirgswand (1) bzw. einer Spritzbetonschicht (14) abstützt. Ist der Gebirgsanker (2) ordnungsgemäß gesetzt und durch Anziehen der Ankermutter (12) vorgespannt, kann er den auftretenden Gebiigsdruck bis zu einer bestimmten Grenzbelastung aufnehmen, wobei der Kraftfluß von der Gesteinswand (1) und der Spritzbetonschicht (14) über die Ankerplatte (13), die Ankermutter (12) auf das Rohrstück (8) und von hier über die Hülse (5) zur Ankerstange (3) verläuft. Übersteigen die Belastungen den Stauchwiderstand der Hülse (5), kommt es zu einer Stauchverformung der Hülse (5), die zwischen den Stützringen (7,9) zusammengedrückt wird. Verlauf, Form und Zahl der Umfangsrillen (6) ermöglichen eine Beeinflussung des Verformungsverhaltens der Hülse (5), so daß die Nachgiebigkeit der Abstützung an die jeweiligen Verhältnisse angepaßt werden können. Die maximale Hülsenverformung bzw. der Deformationsweg bestimmt das zulässige Maß der aufzunehmenden Verformung, so daß ohne Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des Gebirgsankers (2) größte Verformungs-bereiche möglich sind. Trotz dieser Verformungsbereiche braucht aufgrund der einwärts sich erstreckenden Hülse (5) der Überstand des Rohrstückes (8) nicht größer als für den Ansatz der Ankermutter (12) nötig zu sein, so daß günstigste Voraussetzungen für eine Sicherung der Hohlraumleibung (1) mit kontrollierbarer Verformbarkeit gegeben sind. Wie strichpunktiert angedeutet, kann zur Messung der auftretenden Verformung in die hohle Ankerstange (3) ein Meßstab (15) eingeführt sein, der im Inneren des Bohrloches (4) mit der Ankerstange befestigt ist und frei bis durch das Rohrstück (8) herausragt. Die Relativbewegung zwischen Meßstab (15) und Rohrstück ist nun ein Maß für die aufgenommene Verformung. PATENTANSPRÜCHE 1. Gebirgsanker, mit einer innerhalb eines Bohrloches zu befestigenden Ankerstange, die einen außerhalb des Bohrloches über eine Ankerplatte am Gebirge abstützbaren Ankerkopf aufweist, wobei in die Abstützverbindung zwischen Ankerplatte und Ankerstange ein die Ankerstange hülsenförmig umgebender, druckbelasteter Verformteil eingebunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformteil (5) einen wie an sich bekannt zwischen -3- AT 396 390 B einer stangenseitigen und einer plattenseitigen Druckfläche (7,9) sitzenden Stauchkörper in Form einer Hülse (5) bildet
2. Gebirgsanker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Stauchkörper dienende Hülse (5) Umfangsrillen (6) od. dgl. aufweist.
3. Gebirgsanker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichmäßig axial hintereinandergereihten Rillen (6) unterschiedliche Tiefe besitzen.
4. Gebirgsanker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stauchkörper (5) zwischen einem äußeren Stützring (7) der Ankerstange (3) und einem inneren Stützring (9) eines Rohrstückes (8) angeordnet ist, das den Stauchkörper (5) in sich aufnimmt und über eine Ankermutter (12) an der Ankerplatte (13) angreift.
5. Gebirgsanker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (8) ein Außengewinde (11) für die Ankermutter (12) aufweist, wobei vorzugsweise auf das Rohrstück (8) eine das Außengewinde (11) bildende Gewindehülse (10) aufgebracht ist.
6. Gebirgsanker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (8) mit einer am stützringfreien Ende eingesetzten Mutter od. dgl. auf einen auswärts axial an die Ankerstange (3) anschließenden Gewindebolzen aufgeschraubt ist, der sich seinerseits über die Ankermutter (12) an der Ankerplatte (13) abstützt.
7. Gebirgsanker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Ankerstange (3), wie an sich bekannt, einen Meßstab (15) aufnimmt, der im Bereich des Befestigungsendes der Ankerstange (3) fixiert und lose bis durch den Ankerkopf (8) hindurchgeführt ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4-