CN110344865A - 一种磁原理加固锚杆及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁原理加固锚杆及其施工方法，所述锚杆包括转轴、基座、杆体和封闭盒体，转轴、杆体均与套筒相连，套筒表面设置限位条，基座上设置卡槽，转轴上依次设置换向器和环形线圈，换向器包括彼此绝缘的第一导电金属环和第二导电金属环，第一导电金属环和第二导电金属环均与环形线圈相连，环形线圈外侧设置环形磁极，第一电刷、第二电刷分别与直流电源的正极、负极相连。所述施工方法包含以下步骤：找平，定位，钻孔，嵌入杆体，灌浆，安装基座，固定电刷，安装锚头，外接直流电源线，封装。本发明有利于资源节约，电磁原理后期检修便捷，外露腐蚀少，有利于延长锚杆加固寿命，能够很好地对岩土体加固，防止其变形、坍塌、破坏。
Description
技术领域
本发明涉及岩土开挖锚杆及其施工方法，具体为一种磁原理加固锚杆及其施工方法。
背景技术
锚杆是地下工程、采矿工程、基坑与边坡开挖过程等支护的主要形式，为防止地层变形坍塌或失稳，锚杆加固是主要的支护技术。然而，实际应用的现有技术中，由于锚杆抗拉、抗剪能力差容易产生各种各样的变形，甚至发生失效，不能达到理想的效果。授权公告号为CN 108590721A的中国专利公开了一种自适应释能锚杆，但其存在的问题在于：T形锚杆尾部经过多次压缩剪切环剪切受力，极易断裂进而整个装置失效。授权公告号为CN104612730A的中国专利公开了一种大变形自适应锚杆，但存在以下几个问题：(1)弹簧强度低；(2)支护力小而易被拉断的缺点，从而导致整个支护体系失效。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种操作方便、无需施加人工力、使用周期较长的磁原理加固锚杆，本发明的另一目的是提供一种能够实现锚杆长期加固、方便经济的磁原理加固锚杆的施工方法。
技术方案：本发明所述的一种磁原理加固锚杆，包括转轴、基座、杆体和封闭盒体，转轴的一端、杆体的一端均与套筒相连，转轴的另一端与封闭盒体相连，套筒表面设置限位条，基座上设置卡槽，限位条插入卡槽，圆台形的基座固定在封闭盒体上，转轴上依次设置换向器和环形线圈，换向器能够使得环形线圈不停转动，换向器包括彼此绝缘的第一导电金属环和第二导电金属环，第一导电金属环和第二导电金属环均与环形线圈相连，第一导电金属环与第一电刷相接触，所述第二导电金属环与第二电刷相接触，环形线圈外侧设置环形磁极，环形线圈与环形磁极距离为环形磁极壁厚的2倍，第一电刷、第二电刷分别与外接直流电源的正极、负极相连。直流电源线接通电源后，在第一电刷、第二电刷传输电流时，环形线圈在电流的作用下产生磁场，与环形磁极同性相斥、异性相吸，开始转动。
环形磁极包括N极和S极，固定在封闭盒体内侧。第二导电金属环通过第一导线与靠近S极的环形线圈相连，第一导电金属环通过第二导线与靠近N极的环形线圈相连。环形线圈的圈数决定导线中的电流大小，决定磁场的场强大小。第一电刷、第二电刷的一端均固定在封闭盒体上，另一端分别搭接在第一导电金属环、第二导电金属环上。第一导电金属环和第二导电金属环之间设置绝缘塑料层。第一导电金属环和第二导电金属环优选为铜环、铝环、铁环、银环。
转轴的一端与套筒通过螺纹固定连接。转轴表面为绝缘表层，保证通电时换向器运动过程中不受其影响。杆体的一端均与套筒通过螺纹固定连接。杆体的直径沿锚头向锚尾依次减小。限位条和卡槽的数量相同，均为三个以上。基座的卡槽与限位条相匹配，限制套筒仅产生轴向位移，而不产生转动，杆体被带动产生轴向位移，即起到锚杆加固的效果。
上述磁原理加固锚杆的施工方法，包含以下步骤：
a、找平：清除坡面表层的浮土和植被，保证钻孔面平整；
b、定位：确定钻孔的位置；
c、钻孔：采用旋挖钻孔、长螺旋钻进、回转钻进或冲击回转钻的方式钻孔；
d、嵌入杆体：采用套管或泥浆护壁的方式将杆体放入钻孔中；
e、灌浆：采用压力注浆的方式沿杆体一端进行注浆，直至浆液从注浆口溢出；
f、安装基座：完成注浆口的封堵后，安装预制的混凝土基座；
g、固定电刷：将第一电刷、第二电刷分别用螺丝固定在封闭盒体上；
h、安装锚头：将环形线圈和环形磁极组装在转轴上，环形磁极固定于封闭盒体上，套入换向器，转轴一端悬进套筒内；
i、外接直流电源线：将直流电源线分别接在第一电刷、第二电刷的底端，并预留长度待后期接通电源用；
j、封装：将封闭盒体的后盖关闭，并采用水泥砂浆对封闭盒体与基座的连接处进行密封。
工作原理：当锚杆打入土体设计深度后，接通直流电源线；环形磁极的N极，引出导线接入换向器的第一导电金属环，第一电刷与第一导电金属环紧密贴合，第一电刷端外接一根直流电源线；第二电刷端外接电源正极，保证始终与环形线圈靠近磁体S极的边相连；第一电刷外接电源负极，保证始终与环形线圈靠近磁体N极的边相连。直流电源线接通电源后，在第一电刷、第二电刷传输电流时，环形线圈在电流的作用下产生磁场，与环形磁极同性相斥、异性相吸，开始转动，由于换向器的存在，使得环形线圈可以不停转动。随之，转轴右端的螺纹跟随转轴转动进入带卡槽的套筒，因基座卡槽和套筒表面的限位条限制套筒，使其仅产生轴向位移，而不产生转动，杆体被带动产生轴向位移，即起到锚杆加固的效果。
有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：锚杆支护过程中充分利用原来土体、岩体的自身稳定性得到加固的效果，利用锚杆所具有的的高强度抗拉能力与锚杆周围的注浆体与地层之间密实结合等将地层加固，有利于资源节约，电磁原理后期检修便捷，外露腐蚀少，有利于延长锚杆加固寿命，能够很好地对岩土体加固，防止其变形、坍塌、破坏。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的电磁线路立体图；
图3是本发明的电磁线路主视图；
图4是本发明的电磁线路后视图；
图5是本发明基座6的结构示意图；
图6是本发明杆体8的结构示意图。
具体实施方式
以说明书附图所示的方向为上、下、左、右。
如图1，转轴1和杆体8均与套筒7通过螺纹固定连接，套筒7嵌入圆台基座6内，基座6固定在封闭盒体9一侧。环形线圈2缠绕在转轴1上，且与环形磁极3之间有空间。换向器4固定在转轴1上，换向器4为两个带卡扣的导电铜环，即第一导电金属环41和第二导电金属环42，分别与第一电刷5、第二电刷10贴合，第一电刷5、第二电刷10的上端可随换向器4的转动分别与第一导电金属环41和第二导电金属环42交替贴合，彼此绝缘。第一电刷5、第二电刷10分别与直流电源的正极、负极相连。第一电刷5、第二电刷10的底端由螺丝固定在封闭盒体(9)上，并且分别外接一根直流电源线，方便后期施加电源。
如图2～4，电源接通直流电源线，第一电刷5端外接电源正极，保证始终与环形线圈2靠近磁体S极的边相连，第二电刷10端外接电源负极，保证始终与环形线圈2靠近磁体N极的边相连。换向器4的第一导电金属环41、第二导电金属环42之间填充有绝缘塑料层45，相互断开，彼此绝缘，保证环形线圈2可以持续转动。转轴1表面为绝缘表层。
如图5～6，杆体8尾端外表面有与套筒7相匹配的螺纹，套筒7的表面固定有四个限位条71，与圆台基座6上固有的四个卡槽61一一对应，四个卡槽61形成十字型，限位条71插入卡槽61时，可以限制套筒7仅产生轴向位移，不产生转动。
一种磁原理加固锚杆及其施工方法，包含以下步骤：
a、找平：清除坡面表层的浮土和植被，保证钻孔面平整；
b、定位：按照设计要求，确定钻孔的位置；
c、钻孔：采用旋挖钻孔、长螺旋钻进、回转钻进或冲击回转钻的方式钻孔；
d、嵌入杆体：采用套管或泥浆护壁的方式将杆体8放入钻孔中；
e、灌浆：采用压力注浆的方式沿杆体8一端进行注浆，直至浆液从注浆口溢出；
f、安装基座：完成注浆口的封堵后，安装预制的混凝土套筒，即圆台基座6；
g、固定电刷：将第一电刷5、第二电刷10分别用螺丝固定在封闭盒体9上；
h、安装锚尾：将环形线圈2和环形磁极3组装在转轴1上，套入换向器4，转轴1右端悬进有十字形金属板的套筒7内；
i、外接直流电源线：将直流电源线分别接在第一电刷5、第二电刷10的底端，并预留一定的长度，待后期接通电源用；
j、封装：将封闭盒体9的后盖关闭，并采用水泥砂浆对封闭盒体9与基座6的连接处进行密封。
Claims (10)
1.一种磁原理加固锚杆，其特征在于：包括转轴(1)、基座(6)、杆体(8)和封闭盒体(9)，所述转轴(1)的一端、杆体(8)的一端均与套筒(7)相连，所述转轴(1)的另一端与封闭盒体(9)相连，所述套筒(7)表面设置限位条(71)，所述基座(6)上设置卡槽(61)，所述限位条(71)插入卡槽(61)，所述基座(6)固定在封闭盒体(9)上，所述转轴(1)上依次设置换向器(4)和环形线圈(2)，所述换向器(4)包括彼此绝缘的第一导电金属环(41)和第二导电金属环(42)，所述第一导电金属环(41)和第二导电金属环(42)均与环形线圈(2)相连，所述第一导电金属环(41)与第一电刷(5)相接触，所述第二导电金属环(42)与第二电刷(10)相接触，所述环形线圈(2)外侧设置环形磁极(3)，所述第一电刷(5)、第二电刷(10)分别与外接直流电源的正极、负极相连。
2.根据权利要求1所述的一种磁原理加固锚杆，其特征在于：所述环形磁极(3)包括N极和S极，固定在封闭盒体(9)内侧。
3.根据权利要求2所述的一种磁原理加固锚杆，其特征在于：所述第二导电金属环(42)通过第一导线(43)与靠近S极的环形线圈(2)相连，所述第一导电金属环(41)通过第二导线(44)与靠近N极的环形线圈(2)相连。
4.根据权利要求1所述的一种磁原理加固锚杆，其特征在于：所述第一导电金属环(41)和第二导电金属环(42)之间设置绝缘塑料层(45)。
5.根据权利要求1所述的一种磁原理加固锚杆，其特征在于：所述转轴(1)的一端与套筒(7)通过螺纹固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种磁原理加固锚杆，其特征在于：所述杆体(8)的一端均与套筒(7)通过螺纹固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种磁原理加固锚杆，其特征在于：所述限位条(71)和卡槽(61)的数量相同，均为三个以上。
8.根据权利要求1所述的一种磁原理加固锚杆，其特征在于：所述第一电刷(5)、第二电刷(10)的一端均固定在封闭盒体(9)上，另一端分别搭接在第一导电金属环(41)、第二导电金属环(42)上。
9.根据权利要求1所述的一种磁原理加固锚杆，其特征在于：所述杆体(8)的直径沿锚头向锚尾依次减小。
10.一种磁原理加固锚杆的施工方法，其特征在于包含以下步骤：
(a)找平：清除坡面表层的浮土和植被，保证钻孔面平整；
(b)定位：确定钻孔的位置；
(c)钻孔：采用旋挖钻孔、长螺旋钻进、回转钻进或冲击回转钻的方式钻孔；
(d)嵌入杆体：采用套管或泥浆护壁的方式将杆体(8)放入钻孔中；
(e)灌浆：采用压力注浆的方式沿杆体(8)一端进行注浆，直至浆液从注浆口溢出；
(f)安装基座：完成注浆口的封堵后，安装预制的混凝土基座(6)；
(g)固定电刷：将第一电刷(5)、第二电刷(10)分别用螺丝固定在封闭盒体(9)上；
(h)安装锚头：将环形线圈(2)和环形磁极(3)组装在转轴(1)上，环形磁极(3)固定于封闭盒体(9)上，套入换向器(4)，转轴(1)一端悬进套筒(7)内；
(i)外接直流电源线：将直流电源线分别接在第一电刷(5)、第二电刷(10)的底端，并预留长度待后期接通电源用；
(j)封装：将封闭盒体(9)的后盖关闭，并采用水泥砂浆对封闭盒体(9)与基座(6)的连接处进行密封。
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