CN109339840B - 一种抗扭大变形锚杆 - Google Patents

一种抗扭大变形锚杆 Download PDF

Info

Publication number
CN109339840B
CN109339840B CN201811343186.5A CN201811343186A CN109339840B CN 109339840 B CN109339840 B CN 109339840B CN 201811343186 A CN201811343186 A CN 201811343186A CN 109339840 B CN109339840 B CN 109339840B
Authority
CN
China
Prior art keywords
section
anchor rod
sleeve
variable
anchor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811343186.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109339840A (zh
Inventor
周小平
赵康
付梁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University
Original Assignee
Chongqing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University filed Critical Chongqing University
Priority to CN201811343186.5A priority Critical patent/CN109339840B/zh
Publication of CN109339840A publication Critical patent/CN109339840A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109339840B publication Critical patent/CN109339840B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/74—Means for anchoring structural elements or bulkheads
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • E21D21/0033—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts having a jacket or outer tube

Abstract

本发明公开了一种抗扭大变形锚杆，它解决了现有锚杆发生大变形时锚杆与套筒、锚杆与浆体之间发生扭转的问题，该锚杆包括套在锚杆（1）上的变截面套筒（5），锚杆（1）分为前段的锚固段和后段的自由段（4），自由段沿周向均布有卡槽（6），变截面套筒（5）前段的小径内圆上开有与卡槽（6）咬合的卡齿（7），变截面套筒（5）后段的大径内圆滑套锚杆台阶大端面，变截面套筒（5）外圆面依次装有紧贴围岩壁的钢板托盘（3）和螺母（4），螺母压住钢板托盘（3）。本发明增大了锚杆的延伸率，有效地释放围岩变形产生的能量，又有效控制因锚杆与浆体之间因发生相对扭转而产生的粘结破坏现象，具有良好的支护作用，长时间稳定围岩。

Description

一种抗扭大变形锚杆
技术领域
本发明属于土木工程的防护设施，具体涉及一种锚杆，应用于隧道或巷道灾害防护，或边坡支护等工程。
背景技术
岩土工程中的锚固技术是应用锚杆或锚索对岩体进行加固，它能充分发挥岩土体自身的稳定能力，是一种对原岩扰动小、施工速度快、安全可靠和经济有效的加固技术。锚杆能主动加固岩土体，有效控制其变形，防止岩土体的坍塌破坏，锚杆支护具有许多优点，使锚杆支护技术已成为岩土工程领域的主要支护方式。
但是在实际的工程中，锚杆支护也存在诸多不足：传统锚杆的延伸率较低，无法有效地释放围岩变形产生的能量。当围岩发生较大变形时，锚杆本身不能适应围岩的大变形而被拉断从而导致锚杆支护体系失效。锚杆损坏主要有锚杆被拉断破坏、钢筋与灌浆体的结合面粘结破坏、灌浆体与岩土体的结合面粘结破坏以及灌浆体的破坏。由于锚杆钢筋自身的延伸率低，在极限应力下发生微小的变形便有可能被拉断，而锚杆一旦被拉断，则整个锚杆支护系统将会失效。同时，传统大变形锚杆外套接一个套筒，在变形过程中，由于套筒和锚杆间仅仅存在摩擦关系，因此容易发生相对旋转的现象。这会大大增加钢筋与灌浆体的结合面粘结破坏的可能性，造成锚杆抗拉强度降低，甚至破坏，给工程带来不可预估的损失，更为严重者或许会造成重大伤亡事件，影响工程的正常施工。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题就是提供一种抗扭大变形锚杆，它能增大延伸率，有效地释放围岩变形产生的能量以适应巷道围岩大变形的场所，并且能有效抵抗锚杆在变形过程中锚杆与灌浆体之间的旋转作用，保证锚固段与灌浆体的粘结力。
本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括有锚杆，还包括套在锚杆上的变截面套筒，锚杆分为前段的锚固段和后段的自由段，自由段沿周向均布有卡槽，卡槽止于自由段尾部的台阶大端面；变截面套筒前段的小径内圆上开有与卡槽咬合的卡齿，变截面套筒后段的大径内圆滑套锚杆台阶大端面，变截面套筒外圆面依次装有紧贴围岩壁的钢板托盘和螺母，螺母与变截面套筒外圆面为螺纹配合，螺母压住钢板托盘。
优选地，上述变截面套筒前段的小径内圆的尺寸从前至后沿轴向由小变大。
本发明的工作原理如下：当围岩发生小变形时，变截面套筒外壁螺纹和浆体的咬合能分担锚杆拉力达到的支护效果；当围岩发生较大变形时，锚杆自由段卡槽顶面的圆弧块滑入变截面套筒前段的内径较小部分，圆弧块与变截面套筒内部发生摩擦。同时变截面套筒前段的卡齿与锚杆自由段的卡槽紧紧贴合，发生摩擦作用，并有效地阻止锚杆与套筒之间的相对转动，锚杆长度增大，适应围岩的变形，释放围岩变形产生的能量，直到变截面套筒的小径内圆滑动到锚杆尾部的台阶大端面为止。
本发明通过变截面套筒在锚杆自由段的卡槽中相对滑动而被拉长，能提供恒定的约束力，以适应围岩的变形，释放围岩变形产生的能量，确保锚杆不至于被突然拉断而瞬间失效。同时变截面套筒前段的卡齿与锚杆自由段的卡槽紧紧咬合，防止锚杆与变截面套筒发生相对旋转，同时增加了摩擦面积，确保锚杆与灌浆体的结合面粘结不至于因发生旋转而松动，因此本发明增大了延伸率，有效地释放围岩变形产生的能量，且大幅降低了锚杆与灌浆体的结合面粘结破坏的可能性，具有良好的支护作用，长时间稳定围岩。
附图说明
本发明的附图说明如下：
图1为本发明的结构示意图；
图2为变截面套筒卡齿和锚杆自由段卡槽的剖切图；
图3为本发明受力变形图。
图中：1、锚杆；2、螺母；3、钢板托盘；4、自由段；5、变截面套筒；6、卡槽；7、卡齿。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1和图2所示，本发明包括有锚杆1，还包括套在锚杆1上的变截面套筒5，锚杆1分为前段的锚固段和后段的自由段4，自由段沿周向均布有卡槽6，卡槽6止于自由段尾部的台阶大端面；变截面套筒5前段的小径内圆上开有与卡槽6咬合的卡齿7，变截面套筒5后段的大径内圆滑套锚杆台阶大端面，变截面套筒5外圆面依次装有紧贴围岩壁的钢板托盘3和螺母2，螺母与变截面套筒5外圆面为螺纹配合，螺母压住钢板托盘3。
如图1所示，锚杆1锚固段为螺纹杆，变截面套筒5前段小径内圆的外壁也布设有螺纹。当锚杆注浆后，能确保锚杆和浆体充分咬合，提供锚固力。同时，变截面套筒5前段的卡齿7与锚杆自由段4上的卡槽6紧紧咬合，在防止锚杆与浆体之间发生相对扭转的同时，也进一步提供了锚固力。
当围岩产生大变形时，巷道围岩释放变形能，传统大变形锚杆在拉伸的过程中易造成锚杆与浆体之间发生相对扭转的现象，使浆体与锚杆间的接触面咬合力降低，发生结合面粘结破坏，从而导致传统锚杆失效。如图3所示，本发明的变截面套筒5前段的卡齿7与锚杆自由段4上的卡槽6紧密咬合，在锚杆变形释放能量的同时，使锚杆1与套筒5之间不发生相对扭转，使本发明适应围岩的变形，同时也限制了锚杆1锚固段与浆体之间的相对扭转现象。
安装使用本发明时，按照标准锚杆施工工序安装锚杆，调节螺母2，使本发明处于受拉状态。当岩石变形不大时，本发明与传统锚杆的工作原理一致，主要仍依靠锚杆1与灌浆体间的粘接力和摩擦力，且变截面套筒5与锚杆自由段4在一定程度上会产生摩擦力，锚杆自由段4通过拉伸起到释能的作用；变截面套筒5同时起到保护锚杆自由段钢筋不受岩石周围环境侵蚀的作用。
在围岩产生较大变形的情况下，如岩爆等，钢板托盘3受到围岩外推力大于本发明与围岩间的静止摩擦力。如图3所示，变截面套筒5沿锚杆自由段4将发生相对位移，通过变形释放部分能量，变截面套筒5和锚杆锚固段与浆体之间的咬合力，加上变截面套筒在锚杆自由段产生的内部摩擦力以及卡齿7与卡槽6的咬合力等于围岩压力，从而达到新的静力平衡状态；同时，锚杆1与变截面套筒5以及锚杆1与浆体都因为卡齿7与卡槽6咬合，不会发生相对旋转。

Claims (2)

1.一种抗扭大变形锚杆，包括有锚杆（1），其特征是：还包括套在锚杆（1）上的变截面套筒（5），锚杆（1）分为前段的锚固段和后段的自由段（4），自由段沿周向均布有卡槽（6），卡槽（6）止于自由段尾部的台阶大端面；变截面套筒（5）前段的小径内圆上开有与卡槽（6）咬合的卡齿（7），变截面套筒（5）后段的大径内圆滑套锚杆台阶大端面，变截面套筒（5）外圆面依次装有紧贴围岩壁的钢板托盘（3）和螺母（2），螺母与变截面套筒（5）外圆面为螺纹配合，螺母压住钢板托盘（3）。
2.根据权利要求1所述的抗扭大变形锚杆，其特征是：所述变截面套筒（5）前段的小径内圆的尺寸从前至后沿轴向由小变大。
CN201811343186.5A 2018-11-13 2018-11-13 一种抗扭大变形锚杆 Active CN109339840B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811343186.5A CN109339840B (zh) 2018-11-13 2018-11-13 一种抗扭大变形锚杆

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811343186.5A CN109339840B (zh) 2018-11-13 2018-11-13 一种抗扭大变形锚杆

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109339840A CN109339840A (zh) 2019-02-15
CN109339840B true CN109339840B (zh) 2024-03-05

Family

ID=65315180

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811343186.5A Active CN109339840B (zh) 2018-11-13 2018-11-13 一种抗扭大变形锚杆

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109339840B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114542142A (zh) * 2022-01-11 2022-05-27 武汉大学 一种自锁式大变形吸能锚杆及锚杆装置

Citations (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB827088A (en) * 1955-02-17 1960-02-03 Chester Irving Williams Improvements in or relating to rock anchor
AU1261266A (en) * 1966-10-17 1969-04-17 Improvements in expansion shell and plug units
CA1039986A (en) * 1976-06-21 1978-10-10 Donald B. Haslam Rock bolt assembly
EP0015895A1 (de) * 1979-03-05 1980-09-17 EDARCO European Development and Research Company Ltd. Zuganker zur Verankerung von Bauteilen in einem Grundkörper
US4295761A (en) * 1979-12-10 1981-10-20 Stratabolt Corporation Post tensionable grouted anchor assembly
US4413930A (en) * 1980-11-21 1983-11-08 Jennmar Corporation Method and apparatus for combining resin bonding and mechanical anchoring of a bolt in a rock formation
US4440526A (en) * 1980-12-18 1984-04-03 Bochumer Eisenhutte Heintzmann Gmbh & Co. Rock anchoring arrangement
US4501515A (en) * 1982-06-25 1985-02-26 Scott Investment Partners Dynamic rock stabilizing fixture
US5073064A (en) * 1990-04-27 1991-12-17 Birmingham Bolt Company Method and apparatus for retorquing an installed mine roof bolt
CN101109276A (zh) * 2006-07-20 2008-01-23 简恩马股份有限公司 岩石锚杆
WO2011020144A1 (en) * 2009-08-19 2011-02-24 Peter Gray Rock bolt anchor and nut
CN102086770A (zh) * 2011-03-15 2011-06-08 北京科技大学 一种锥阻式摩擦套筒大变形锚杆
CN201943725U (zh) * 2011-03-15 2011-08-24 北京科技大学 一种摩擦套筒式大变形锚杆
CN103643977A (zh) * 2013-11-21 2014-03-19 中国矿业大学 一种全锚分区让压注浆锚杆及其使用方法
CN203879522U (zh) * 2014-03-19 2014-10-15 汪润中 一种涨壳式锚杆
DE102014005773A1 (de) * 2014-04-23 2015-10-29 Werner Paul Berwald Ein- und Zweiphasen Selbstbohr-Mantel-Schwerlastanker als Patronen- oder Injektionsanker in drehschlagfertiger Ausführung. Herstellung und Setzverfahren
CN205349389U (zh) * 2015-11-24 2016-06-29 山东科技大学 一种加保护套筒的变径中空注浆锚杆
CN105736023A (zh) * 2016-02-02 2016-07-06 重庆大学 一种大变形吸能锚杆
CN105736025A (zh) * 2016-02-02 2016-07-06 重庆大学 一种抗拉断的锚杆
CN107237646A (zh) * 2017-06-28 2017-10-10 山东科技大学 大变形恒阻支护注浆锚杆、锚索及巷道定量支护方法
CN206617183U (zh) * 2017-02-22 2017-11-07 山东科技大学 一种大变形周期让压锚杆
CN107559033A (zh) * 2017-10-31 2018-01-09 武汉理工大学 一种多功能让压锚杆
CN107829768A (zh) * 2017-10-23 2018-03-23 山东建筑大学 一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置及工艺
CN108442955A (zh) * 2018-05-14 2018-08-24 重庆大学 一种自适应摩擦式锚杆
CN108457684A (zh) * 2018-03-12 2018-08-28 福建省地质工程勘察院 一种可延长锚杆
CN209163849U (zh) * 2018-11-13 2019-07-26 重庆大学 一种抗扭大变形锚杆

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7270073B1 (en) * 2006-02-08 2007-09-18 Waldrop Donald L Florida anchor
CN101858225B (zh) * 2010-06-10 2011-10-12 北京中矿深远能源环境科学研究院 恒阻大变形锚杆
EP2886881A1 (de) * 2013-12-19 2015-06-24 HILTI Aktiengesellschaft Spreizanker mit Verdrehsicherung
GB201513485D0 (en) * 2015-07-30 2015-09-16 Ihc Engineering Business Ltd Anchoring device and method

Patent Citations (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB827088A (en) * 1955-02-17 1960-02-03 Chester Irving Williams Improvements in or relating to rock anchor
AU1261266A (en) * 1966-10-17 1969-04-17 Improvements in expansion shell and plug units
CA1039986A (en) * 1976-06-21 1978-10-10 Donald B. Haslam Rock bolt assembly
EP0015895A1 (de) * 1979-03-05 1980-09-17 EDARCO European Development and Research Company Ltd. Zuganker zur Verankerung von Bauteilen in einem Grundkörper
US4295761A (en) * 1979-12-10 1981-10-20 Stratabolt Corporation Post tensionable grouted anchor assembly
US4413930A (en) * 1980-11-21 1983-11-08 Jennmar Corporation Method and apparatus for combining resin bonding and mechanical anchoring of a bolt in a rock formation
US4440526A (en) * 1980-12-18 1984-04-03 Bochumer Eisenhutte Heintzmann Gmbh & Co. Rock anchoring arrangement
US4501515A (en) * 1982-06-25 1985-02-26 Scott Investment Partners Dynamic rock stabilizing fixture
US5073064A (en) * 1990-04-27 1991-12-17 Birmingham Bolt Company Method and apparatus for retorquing an installed mine roof bolt
CN101109276A (zh) * 2006-07-20 2008-01-23 简恩马股份有限公司 岩石锚杆
WO2011020144A1 (en) * 2009-08-19 2011-02-24 Peter Gray Rock bolt anchor and nut
CN201943725U (zh) * 2011-03-15 2011-08-24 北京科技大学 一种摩擦套筒式大变形锚杆
CN102086770A (zh) * 2011-03-15 2011-06-08 北京科技大学 一种锥阻式摩擦套筒大变形锚杆
CN103643977A (zh) * 2013-11-21 2014-03-19 中国矿业大学 一种全锚分区让压注浆锚杆及其使用方法
CN203879522U (zh) * 2014-03-19 2014-10-15 汪润中 一种涨壳式锚杆
DE102014005773A1 (de) * 2014-04-23 2015-10-29 Werner Paul Berwald Ein- und Zweiphasen Selbstbohr-Mantel-Schwerlastanker als Patronen- oder Injektionsanker in drehschlagfertiger Ausführung. Herstellung und Setzverfahren
CN205349389U (zh) * 2015-11-24 2016-06-29 山东科技大学 一种加保护套筒的变径中空注浆锚杆
CN105736025A (zh) * 2016-02-02 2016-07-06 重庆大学 一种抗拉断的锚杆
CN105736023A (zh) * 2016-02-02 2016-07-06 重庆大学 一种大变形吸能锚杆
CN206617183U (zh) * 2017-02-22 2017-11-07 山东科技大学 一种大变形周期让压锚杆
CN107237646A (zh) * 2017-06-28 2017-10-10 山东科技大学 大变形恒阻支护注浆锚杆、锚索及巷道定量支护方法
CN107829768A (zh) * 2017-10-23 2018-03-23 山东建筑大学 一种可爆破自动扩大锚固结构的大变形支护装置及工艺
CN107559033A (zh) * 2017-10-31 2018-01-09 武汉理工大学 一种多功能让压锚杆
CN108457684A (zh) * 2018-03-12 2018-08-28 福建省地质工程勘察院 一种可延长锚杆
CN108442955A (zh) * 2018-05-14 2018-08-24 重庆大学 一种自适应摩擦式锚杆
CN209163849U (zh) * 2018-11-13 2019-07-26 重庆大学 一种抗扭大变形锚杆

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
可延伸吸能锚杆的设计与优化研究;马超甫;《中国优秀硕士论文全文库》(第2期);全文 *
家竹箐隧道的长锚杆施工;李泽龙;《世界隧道》(第1期);全文 *
恒阻大变形锚杆/索力学特性数值模拟研究;陶志刚;《采矿与安全工程学报》;35(1);全文 *
恒阻大变形锚索支护系统及其工程应用;张义勇;《煤炭工程》;第50卷(第4期);全文 *
玻璃钢锚杆在煤岩体支护中的扭转破坏;纪国庆;《煤矿安全》;20160731;第47卷(第7期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109339840A (zh) 2019-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8974151B2 (en) Constant-resistance large-deformation anchor rod
CN104265339B (zh) 一种挤压、摩擦式吸能锚杆
CN106761868B (zh) 一种新型耐久磁化锚杆
CN103016035B (zh) 一种煤矿用让位缓冲吸能防冲锚杆索
CN109026103B (zh) 一种扩径挤压摩擦锚杆锚索结构
US8899883B2 (en) Anchor tendon with selectively deformable portions
CN206397530U (zh) 一种自伸缩大变形锚杆
CN107939427B (zh) 一种吸能-抗震锚杆
CN108119175B (zh) 一种让位缓冲吸能防冲锚杆
CN105736023A (zh) 一种大变形吸能锚杆
CN102536283B (zh) 动压软岩巷道用可伸缩恒力让压锚杆
CN109339840B (zh) 一种抗扭大变形锚杆
CN102678146A (zh) 一种快速安装高效吸能矿用锚杆
CN102536280B (zh) 增阻让压锚杆
CN112177648B (zh) 一种新型抗剪切大变形吸能锚杆
CN110925001B (zh) 一种防止锚索失效弹射的缓冲保护装置
CN108979691A (zh) 一种多级让压锚杆
CN204082188U (zh) 一种挤压、摩擦式吸能锚杆
CN218177258U (zh) 一种恒阻让压锚杆
CN113026739B (zh) 一种自适应摩擦式抗剪切大变形锚杆
CN209163849U (zh) 一种抗扭大变形锚杆
CN202441402U (zh) 动压软岩巷道用可伸缩恒力让压锚杆
CN201835389U (zh) 锚固螺栓
CN202500591U (zh) 增阻让压锚杆
CN213205717U (zh) 一种具有双缓冲结构的吸能锚杆

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant