CN103470290A - 一种圆台型锚杆锚固技术 - Google Patents

Abstract

圆台型锚杆锚固技术主要应用于岩土工程加固领域。本发明是在传统锚杆上增加一个或多个圆台体，由圆台体与杆体共同组成锚固系统，即沿锚杆长度方向每间隔一定距离增加一个或多个圆台，从而改变传统锚杆荷载的传递方式及其受力机制。圆台大直径D为钻孔直径d的2～7倍，刚性角α为40°～45°，从而提高了单根锚杆的承载力。根据圆台及杆体对岩体的作用特点和承载特性，给出了圆台型锚固技术的岩土体破坏模式、圆台间距、承载力的计算方法。本发明技术可以有效地提升锚杆的加固效果。

Description

一种圆台型锚杆锚固技术

一、技术领域

本发明是沿锚杆长度方向每隔一定距离增加一个或多个圆台，改变传统锚杆荷载的传递方式以其受力机制；圆台大直径D为钻孔直径d的2～7倍，浇注混凝土后形成的刚性角α为40°～45°。从而提高了单根锚杆的承载力。主要应用在矿山巷道、山体隧道、地铁、边坡、水利水电等领域的工程加固。

二、技术背景

从国内外锚杆加固的应用情况来看，锚杆的承载力主要是依靠锚固段提供的侧摩阻力来承担；目前锚杆的形式有多种，但从作用原理上看，主要是采取各种措施来增大锚杆侧摩阻力，以提高其极限承载力。为此，研究和探索增大承载力的技术方法或改变传统锚固段锚杆与周围土体的作用机制，提高锚固段的承载力，是急需解决的关键技术问题。圆台型锚杆正是在这一背景下提出的新的锚固技术。

三、发明的内容

为了提高锚杆的承载力与锚固效果，圆台型锚杆是在锚杆长度方向每隔一定间距增加一个圆台，改变了传统锚杆荷载的传递方式及其受力机制，从而提高单根锚杆的承载力。其主要特点是沿锚杆轴线方向设计一个或多个圆台，圆台可视为扩径体，即多个扩径体的锚固力与传统锚固力的作用机制不同，表现为未扩径段与扩径段接合处增加一个“圆台”体，从承载能力考虑，圆台直径过大易破坏、高度大无法发挥承载力，再考虑到浇注材料的力学属性，故对圆台混凝土浇注体的刚性角α取40°～45°。该圆台体的存在使得新型锚杆承载力与传统锚杆承载方式有本质性区别，从而大幅提高了锚杆的锚固力。

其作用原理与高压灌浆技术提高锚固力的原理不同；该技术方法是用液压挤扩与切削相结合的原理，沿钻孔轴的方向设计一个或多个圆台，即沿钻孔长度方向非等直径，然后通过特制加筋与灌注混凝土，在局部形成圆台体，从而达到提高锚杆锚固力的目的。

四、附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1两个圆台的锚杆示意图

图2单圆台锚杆破坏模式示意图

图3两个圆台锚杆破坏模式示意图

五、具体实施方式

1)圆台间距的计算

当设计两个或两个以上的圆台时，合理的圆台间距是圆台型锚杆锚固技术的一个重要指标，如果圆台间距太小，圆台之间的土体或岩体就会被剪坏，圆台没有起到应有的效果；如果圆台间距太大，岩土体没有充分发挥作用；因此，圆台间距需要保持最佳距离，其最小圆台间距按公式(1)计算：

$L_{\min }=\frac{(D^2-d^2)q_{\mathrm{pk}}}{4(D{q}_s^{\′}-d{q}_s)}---\left(1\right)$

式中：D——圆台大直径(m)；

d——钻孔直径(m)；

q_pk——岩土体承载力标准值(kPa)；

q′_s——岩土体侧摩阻力标准值(kPa)；

q_s——水泥砂浆侧摩阻力标准值(kPa)。

2)单圆台锚杆的极限承载力计算

单个圆台锚杆破坏模式如图2所示，其极限承载力按式(2)计算：

式中：

n——岩土体层数；

D——圆台大直径(m)；

q′_si——第i层岩土体侧摩阻力标准值(kPa)；

φ_i——第i层岩土体内摩擦角(°)；

L_i——第i层岩土体厚度(m)。

3)多圆台锚杆的极限承载力计算

两个圆台时锚杆破坏模式如图3所示，则多圆台型锚杆的极限承载力按式(3)计算：

式中：

n——岩土体层数；

D——圆台大直径(m)；

m——圆台之间岩土体层数；

q′_si——第i层岩土体侧摩阻力标准值(kPa)；

q′_sk——圆台之间第k层岩土体侧摩阻力标准值(kPa)；

φ_i——第i层岩土体内摩擦角(°)；

L_i——圆台与地表之间第i层岩土体厚度(m)；

L_k——圆台之间第k层岩土体厚度(m)。

Claims (3)

1.一种圆台型锚杆锚固技术，特征在于：

圆台型锚杆锚固技术是在传统锚杆的锚固段沿杆向增加一个或多个圆台，整个体系由圆台与杆体共同组成锚固系统，即沿锚杆长度方向每间隔一定距离增加一个圆台，改变了传统锚杆荷载的传递方式及其受力机制，从而提高单根锚杆的承载力。锚固技术还包括，

圆台大直径D为钻孔直径d的2～7倍，浇注混凝土后形成的刚性角α为40°～45°。圆台间距L的确定：其中q_pk为岩土体承载力标准值，q′_s为岩土体侧摩阻力标准值，q_s为水泥砂浆侧摩阻力标准值。

2.根据权利要求1所述的圆台型锚杆锚固技术，单圆台型锚杆的极限抗拔力计算式为：

3.根据权利要求1所述的圆台型锚杆锚固技术，多圆台型锚杆的极限抗拔力计算式为：

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