CN111502719B - 一种缓释增阻让压锚杆及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种缓释增阻让压锚杆及方法，包括套筒，所述套筒中具有沿自身轴线方向的内腔，所述套筒的一端封堵；所述套筒的内腔中穿设有轴杆，所述轴杆的一端伸入套筒的内腔中，另一端安装有连接件，所述连接件用于连接岩壁。所述套筒的内腔中设有气体腔室，所述轴杆的设定位置设置有活塞，以使得气体腔室、轴杆、活塞围合形成密闭的气体空间；所述气体空间中能够注入压缩气体，所述压缩气体用于提供轴杆向着远离套筒方向滑动时的阻力。所述活塞能够沿轴杆的轴线方向滑动，以实现压缩空间中气体的压缩或扩张。

Description

一种缓释增阻让压锚杆及方法

技术领域

本发明属于土木工程施工技术领域，具体涉及一种缓释增阻让压锚杆及方法。

背景技术

21世纪是地下空间开发利用的世纪，随着我国交通、能源、水利等基础设施建设蓬勃发展，以隧道、地下厂房、地下综合体等为代表的地下工程建设进入了高速发展时期。软岩是工程建设中常见的岩体类型，由于其变形大且变形周期长的特点，常引起锚固结构的滑脱或拉断破坏。

发明人了解到，业界研发了各类让压锚杆结构，但大多采用单个或多个限位插销等机械结构来提供锚杆随岩土持续变形中的锚固力。由于限位插销在剪断过程中将插销变形积聚的能量瞬间释放，对锚杆-岩体复合体造成冲击扰动，不利于整体结构稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种缓释增阻让压锚杆及方法，能随软岩同步变形，且锚固力随变形量稳定缓慢增长，为软岩加固提供可靠的新型装备和加固技术。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供一种缓释增阻让压锚杆，包括套筒，所述套筒中具有沿自身轴线方向的内腔，所述套筒的一端封堵；所述套筒的内腔中穿设有轴杆，所述轴杆的一端伸入套筒的内腔中，另一端安装有连接件，所述连接件用于连接岩壁。

所述套筒的内腔中设有气体腔室，所述轴杆的设定位置设置有活塞，以使得气体腔室、轴杆、活塞围合形成密闭的气体空间；所述气体空间中能够注入压缩气体，所述压缩气体用于提供轴杆向着远离套筒方向滑动时的阻力。

所述活塞能够沿轴杆的轴线方向滑动，以实现压缩空间中气体的压缩或扩张。

作为本发明第一方面的进一步限定，所述气体腔室为环套在内腔外部的环状空槽结构，所述活塞为环状结构，活塞固定套设在轴杆的外部；在套筒轴线方向，所述气体腔室的长度小于内腔的长度。

作为本发明第一方面的进一步限定，所述气体腔室的数量为多个，多个气体腔室沿套筒的轴线方向均布设置。

本发明第二方面提供一种缓释增阻让压锚杆的使用方法，包括以下步骤：

采用钻孔设备在岩土体表面钻孔，孔深与套筒长度一致；在气体腔室中注入压缩气体；

将套筒、轴杆组成的杆件结构插入岩体的锚孔内，套筒的封堵端朝向孔内，套筒开口端与岩土体表面齐平，轴杆部分长度露于岩土体表面外；利用连接件将轴杆与岩体外表面固定连接。

以上一个或多个技术方案的有益效果为：

本发明研究了软弱大变形岩体锚固技术，解决了普通锚杆在大变形情况下易滑脱失效，普通让压增阻锚杆在剪断限位插销时发生剧烈冲击的问题。

本发明解决了普通锚杆和普通让压增阻锚杆在限位插销剪断瞬间释放积聚变形能，对岩土体稳定性造成极大扰动的问题，具有以下优点：

以压缩气体抵抗变形压缩的抗力替代限位插销的形变弹力，避免了插销剪断瞬间弹性势能瞬间释放的剧烈扰动；

随着软岩变形量增加，压缩气体提供的抗力缓慢增大，可以为抵抗软岩变形提供更大的锚固力，起到更好的控制效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例中整体结构使用时的示意图；

图2为本发明实施例中气体腔室与橡胶垫片等部分结构示意图。

图中：1、套筒；2、轴杆；3、气体腔室；4、锚垫板；5、螺栓；6、橡胶垫片。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上、下、左、右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

一种缓释增阻让压锚杆，包括套筒1，所述套筒1中具有沿自身轴线方向的内腔，所述套筒1的一端封堵；所述套筒1的内腔中穿设有轴杆2，所述轴杆2的一端伸入套筒1的内腔中，另一端安装有连接件，所述连接件用于连接岩壁。

所述套筒1的内腔中设有气体腔室3，所述轴杆2的设定位置设置有活塞，以使得气体腔室3、轴杆2、活塞围合形成密闭的气体空间；所述气体空间中能够注入压缩气体，所述压缩气体用于提供轴杆2向着远离套筒1方向滑动时的阻力。所述活塞能够沿轴杆2的轴线方向滑动，以实现压缩空间中气体的压缩或扩张。

在本实施例中，为了实现气体腔室的充气操作，可以在轴杆中沿轴线预留气体通道，在气体腔室部位留充气孔，充气完成后再对气体通道进行密封。

在其他实施方式中，气体腔室的充气结构及过程可由本领域技术人员自行设置。

具体的，本实施例中的缓释增阻让压锚杆包括套筒1、轴杆2、橡胶垫片6、压缩气体、锚垫板4、螺栓5。通过轴杆2、橡胶垫片6与套筒1组成密闭空间结构，密闭空间内封存有压缩气体，共同组成轴杆2可沿套筒1轴线发生小幅度位移的杆件结构；所述锚垫板4轴心部位穿过轴杆2，通过螺栓5固定于岩土体表面与螺栓5之间。

在一些实施方式中，所述套筒1为一端封闭的中空圆柱形杆件，其内部包含沿轴向分布的圆柱状中空通道(即气体腔室，以下描述相同)，以及沿轴向分段分布的圆柱状空腔结构，该圆柱空腔直径大于中空通道。

所述轴杆2包括圆柱状杆体和沿杆体轴向分布的圆柱状活塞，轴杆2直径略小于套筒1的中空通道，其圆柱状活塞的直径与套筒1空腔直径一致，活塞段长度小于空腔段长度。所述轴杆2安装于套筒1的中空通道内，活塞结构一一对应于套筒1空腔，位于套筒1空腔内贴近套筒1封闭端一侧。所述轴杆2一端露在套筒1外，其顶端刻有螺纹。

在另外一些实施方式中，套筒的内腔以及轴杆、气体空间、活塞等部件在垂直套筒轴线方向的横截面形状可以为方形、三角形；在满足使用要求的情况下，其形状可由本领域技术人员自行设置。

所述橡胶垫片6为具有一定厚度的圆环垫片，其外直径与套筒1空腔一致，内直径与轴杆2的杆体直径一致。所述橡胶垫片6串在轴杆2上，紧密贴合于空腔两侧位置。所述套筒1空腔与轴杆2活塞及橡胶垫片6共同组成密闭空腔结构，所述压缩气体封存于该密闭空腔内。

需要指出的是，橡胶垫片在此处起到密封的作用，防止气体空间中的压缩气体从活塞与气体空间之间的间隙处泄露。

所述锚垫板4为具有一定深度和厚度的碟状结构，其轴心处留有孔洞，孔洞直径与轴杆2的杆体直径一致。所述螺栓5内直径与轴杆2的杆体直径一致。

在另外一些实施方式中，锚垫板固定岩体外壁与轴杆之间的结构形式可由本领域技术人员自行设置，此处不再赘述。

需要指出的是，活塞的直径大于套筒1中内腔的直径，为了将活塞装配到环形的气体腔室之中，本实施例中，生产加工时将套筒分为沿轴线的两半，将轴杆和橡胶垫片装入内，再将两半套筒焊到一起。在其他实施方式中，可以采用其他的结构形式，可由本领域技术人员自行设置。

实施例2

本实施例提供一种缓释增阻让压锚杆的使用方法，包括以下步骤：

采用商用的钻孔设备在岩土体表面钻孔，孔深与套筒1长度一致，仔细清孔并在锚孔内安装锚固剂；

将套筒1、轴杆2、橡胶垫片6共同组成的杆件结构插入锚孔内，套筒1封闭端一侧朝向孔内，套筒1开口端与岩土体表面齐平，轴杆2部分长度外露于岩土体表面外；

将锚垫板4套在轴杆2外露段上，凸起侧朝向岩土体外侧；

在轴杆2顶端安装螺栓5并拧紧，将锚垫板4紧压于岩土体表面。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种缓释增阻让压锚杆，其特征在于，包括套筒，所述套筒中具有沿自身轴线方向的内腔，所述套筒的一端封堵；

所述套筒的内腔中穿设有轴杆，所述轴杆的一端伸入套筒的内腔中，另一端安装有连接件，所述连接件用于连接岩壁；

所述套筒的内腔中设有气体腔室，所述轴杆的设定位置设置有活塞，以使得气体腔室、轴杆、活塞围合形成密闭的气体空间，所述气体空间中能够注入压缩气体，所述压缩气体用于提供轴杆向着远离套筒方向滑动时的阻力；

所述活塞能够沿轴杆的轴线方向滑动，以实现压缩空间中气体的压缩或扩张；

所述气体腔室为环套在内腔外部的环状空槽结构，所述活塞为环状结构，活塞固定套设在轴杆的外部；在套筒轴线方向，所述气体腔室的长度小于内腔的长度。

2.根据权利要求1所述的缓释增阻让压锚杆，其特征在于，所述气体腔室的数量为多个，多个气体腔室沿套筒的轴线方向均布设置。

3.根据权利要求1所述的缓释增阻让压锚杆，其特征在于，所述气体腔室的两端分别设置有密封件，所述密封件能够套接在轴杆外部，以避免气体从轴杆与内腔之间的间隙泄露。

4.根据权利要求1所述的缓释增阻让压锚杆，其特征在于，所述轴杆与连接件连接的一端穿出套筒设置，所述连接件包括锚垫板，所述锚垫板能够通过螺栓与岩壁连接。

5.根据权利要求1所述的缓释增阻让压锚杆，其特征在于，每个气体腔室中远离套筒封堵端的一侧端面固设有第一密封件，所述活塞中远离套筒封堵端的一侧端面固设有第二密封件。

6.根据权利要求3所述的缓释增阻让压锚杆，其特征在于，所述密封件包括橡胶垫片，所述橡胶垫片为环形结构，所述橡胶垫片的内径小于轴杆的外径，所述橡胶垫片的外径大于气体空间的内径。

7.根据权利要求4所述的缓释增阻让压锚杆，其特征在于，所述锚垫板为碟状结构，其轴心处留有孔洞，孔洞直径与轴杆的杆体直径一致。

8.根据权利要求1所述的缓释增阻让压锚杆，其特征在于，所述套筒的外壁设置有注气孔，所述注气孔能够在气体腔室中充满设定压力的气体后关闭。

9.一种如权利要求1-8中任意一项所述的缓释增阻让压锚杆的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用钻孔设备在岩土体表面钻孔，孔深与套筒长度一致；

在气体腔室中注入压缩气体；

将套筒、轴杆组成的杆件结构插入岩体的锚孔内，套筒的封堵端朝向孔内，套筒开口端与岩土体表面齐平，轴杆部分长度露于岩土体表面外；

利用连接件将轴杆与岩体外表面固定连接。

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