CN108708757A - 一种高阻尼吸能锚杆托盘 - Google Patents

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任奋华
王浩飞
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    • E21D21/0086—Bearing plates

Abstract

本发明公开了一种高阻尼吸能锚杆托盘，属于岩土工程的安全支护技术领域。包括上托盘3、高阻尼橡胶4和下托盘5，所述的上托盘3和下托盘5夹着高阻尼橡胶4。在锚杆安装时，下托盘5紧贴围岩壁，锚杆1穿过上托盘3、高阻尼橡胶4和下托盘5的圆形通孔6后插入锚杆钻孔中，紧固螺母2经螺纹旋紧压住上托盘3。本高阻尼吸能锚杆托盘既可以提供高承载力，还可以大量吸收并耗散作用于支护体系上的变形冲击能，能够有效引导控制能量的释放和转化，将高能量消耗于高阻尼橡胶压缩变形的过程中，有效抵抗深部围岩大变形或冲击大变形的影响。且其安装方便、成本较低、环保无污染。

Description

一种高阻尼吸能锚杆托盘
技术领域
本发明属于岩土工程的安全支护技术领域，尤其涉及一种高阻尼吸能锚杆托盘。
背景技术
锚杆是采矿、边坡、水利水电等岩土工程围岩结构稳定支护中广泛使用的一种加固构件。在锚杆支护中，托盘是围岩和锚杆体之间相互作用的桥梁，由于锚杆作用于巷道表面的力为一集中点载，若锚杆螺母直接作用于围岩将产生极大的应力集中，很容易穿透围岩而导致锚杆失效，为此采用托盘连接实现荷载传递，起到承载作用。托盘是锚杆的锚固力充分发挥的关键结构，其作用效果的好坏直接关系到锚杆的支护效果，通过托盘还可以实现锚杆荷载的均匀分布，优化锚杆端头受力，扩大锚杆支护范围，同时增强了支护的可靠性。
随着我国基础建设的快速发展以及对能源的大量需求，深部地下工程越来越多，并不断向更深部迈进，处于深部的工程围岩体往往受到高应力的作用，围岩表现出大变形、强冲击的特性。现有的锚杆极限拉伸延展量小，当地下工程围岩发生较大的变形时，锚杆往往不能适应围岩的大变形而出现锚头失效、锚杆体拉断等严重情况，从而导致顶板冒落、冲击地压、岩爆等动力灾害的发生。现有的锚杆托盘一般是金属材质制成的，由于刚度、结构设计、吸能效果等难以满足以上要求，大多数金属托盘在动荷载作用下容易被锚杆穿透，使支护系统失效。
鉴于传统锚杆托盘在岩土工程应用中存在的一些弊端，国内外先后研发了多种高强度、吸能锚杆托盘，但在工程应用中仍存在很多问题。如专利号CN103122767A公开了一种锚杆托盘，该托盘仅考虑了静载作用下托盘强度和结构的优化，虽能提高托盘的稳定性和承载力，但不具备抗动载冲击的吸能防冲特性。专利申请号201010515672公开的一种持续性渐进让压锚杆托盘，通过带有多圈圆环状让压沟槽的蝶形托盘与围岩壁挤压让位，使其具有一定的变形让压功能，但让压工程阻力不稳定，容易导致锚杆失效，而且沟槽加工困难。专利号CN201381866Y公开的一种梯形钢结构锚杆托盘，固然加工方便、成本较低且具有一定的强度，但难以起到防冲击失效的效果，在动荷载作用下很容易被锚杆穿透，使支护系统失效。专利号CN105781599A公开的一种吸能锚杆托盘，通过吸能管轴裂让位实现让压吸能，但对于大变形围岩调节变形量的能力有限。总之，现有的锚杆托盘吸能防冲效果欠佳，难以满足深部地下工程防护需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种高阻尼吸能锚杆托盘，能够适用于高应力、围岩大变形的岩土工程环境，其可以大量吸收并耗散作用于支护系统上的变形能，而且结构简单、安装方便。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种高阻尼吸能锚杆托盘，其特征在于：包括上托盘、高阻尼橡胶和下托盘，所述的上托盘和下托盘夹着高阻尼橡胶。
进一步地，所述的上托盘、高阻尼橡胶和下托盘的中心均开设有圆形通孔，其目的是将锚杆穿过圆形通孔后用紧固螺母将锚杆固定在托盘上，且圆形通孔的直径尺寸与锚杆的直径相匹配。
进一步地，所述的上托盘和下托盘均为正方形高强钢板，上托盘和下托盘的厚度根据需要调整。
进一步地，所述的高阻尼橡胶的形状为两头细、中间粗的鼓形管状，其中间直径比两头直径大1～2cm，高阻尼橡胶的厚度根据围岩变形特征与吸能要求来确定。
进一步地，所述的高阻尼橡胶是由天然橡胶、塑料和添加剂制作而成的具有高冲击刚度的强吸能结构。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
与现有技术相比，本发明提供的一种高阻尼吸能锚杆托盘，由上托盘、高阻尼橡胶和下托盘组合而成，上托盘和下托盘具有高强度，高阻尼橡胶具有稳定支撑、弹性复位和阻尼功能，该锚杆托盘在围岩变形过程中可以有效吸收冲击动荷载，为锚杆提供缓冲空间，从而大大降低锚杆因受力过大而被拉断的可能，同时可以更好地维护变形量较大围岩的稳定。围岩发生冲击大变形后，该锚杆托盘残余变形极小，可重复使用。该锚杆托盘安装方便、成本较低、环保无污染。
附图说明
图1为本发明的一种高阻尼吸能锚杆托盘装配示意图。
图2为本发明的一种高阻尼吸能锚杆托盘装配俯视图。
图中：1—锚杆；2—紧固螺母；3—上托盘；4—高阻尼橡胶；5—下托盘。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例：如图1、2所示，本发明提供的一种高阻尼吸能锚杆托盘，包括上托盘3、高阻尼橡胶4和下托盘5，所述的上托盘3和下托盘5夹着高阻尼橡胶4。上托盘3、高阻尼橡胶4和下托盘5的组合体可以大量吸收并耗散作用于支护体系上的变形冲击能，能够有效引导控制能量的释放和转化，将高能量消耗于高阻尼橡胶压缩变形的过程中，有效抵抗深部地下工程围岩大变形或冲击大变形的影响。
所述的上托盘3、高阻尼橡胶4和下托盘5的中心均开设有圆形通孔6，其目的是将锚杆1穿过圆形通孔6后用紧固螺母2将锚杆1固定在托盘上，且圆形通孔6的直径尺寸与锚杆1的直径相匹配。
所述的上托盘3和下托盘5均为正方形高强钢板，上托盘3和下托盘5的厚度根据需要调整。
所述的高阻尼橡胶4的形状为两头细、中间粗的鼓形管状，其中间直径4-2稍大于两头直径4-1，高阻尼橡胶4的厚度根据围岩变形特征与吸能要求来确定。
所述的托盘具有一定的可变形量，具有稳定支撑、弹性复位和阻尼功能，可以抵抗高应力地压的冲击，防止锚杆被拉断。
本发明提供的一种高阻尼吸能锚杆托盘在使用时，下托盘5紧贴围岩壁，锚杆1穿过上托盘3、高阻尼橡胶4和下托盘5的圆形通孔6后插入锚杆钻孔中，紧固螺母2经螺纹旋紧压住上托盘3，使锚杆1与托盘紧固在一起；上托盘3、高阻尼橡胶4和下托盘5的组合体既具有高强度而提供一定的支护力，又可以发生一定变形，防止锚杆1因冲击动荷载而发生拉断破坏；托盘的弹性压缩可实现复位且具有高阻尼特性，因而其可以提供持续、足够的支护力，适应岩体产生的冲击荷载，能够有效地提高锚杆1的吸能、抗冲击效果，进而抑制或控制围岩发生冲击地压等动力灾害。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种高阻尼吸能锚杆托盘，其特征在于：包括上托盘(3)、高阻尼橡胶(4)和下托盘(5)，所述的上托盘(3)和下托盘(5)夹着高阻尼橡胶(4)。
2.根据权利要求1所述的一种高阻尼吸能锚杆托盘，其特征在于：所述的上托盘(3)、高阻尼橡胶(4)和下托盘(5)的中心均开设有圆形通孔(6)，其目的是将锚杆(1)穿过圆形通孔(6)后用紧固螺母(2)将锚杆(1)固定在托盘上，且圆形通孔(6)的直径尺寸与锚杆(1)的直径相匹配。
3.根据权利要求1所述的一种高阻尼吸能锚杆托盘，其特征在于：所述的上托盘(3)和下托盘(5)均为正方形高强钢板，上托盘(3)和下托盘(5)的厚度根据需要调整。
4.根据权利要求1所述的一种高阻尼吸能锚杆托盘，其特征在于：所述的高阻尼橡胶(4)的形状为两头细、中间粗的鼓形管状，其中间直径(4-2)比两头直径(4-1)大1～2cm，高阻尼橡胶(4)的厚度根据围岩变形特征与吸能要求来确定。
5.根据权利要求1所述的一种高阻尼吸能锚杆托盘，其特征在于：所述的高阻尼橡胶是由天然橡胶、塑料和添加剂制作而成的具有高冲击刚度的强吸能结构。
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