CN112962596A - 地震后可修复的锚索结构及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种地震后可修复的锚索结构及其应用方法，其特征在于：其中地震后可修复的锚索结构，其特征在于：包括设在岩体上的锚孔和设在锚孔内的锚固体，所述锚固体包括至少一根钢绞线、连接在钢绞线内端的锚头、设在钢绞线长度方向上的条状热熔条和设在条状热熔条体内的膨胀囊，所述钢绞线和热熔条外围设有加热熔化热熔条的电热线，所述钢绞线、热熔条和电热线与锚孔之间填充有锚固剂。本发明有利于实现地震后锚索的修复。

Description

地震后可修复的锚索结构及其应用方法
技术领域：
本发明涉及地下工程抗震支护领域，特别是一种地震后可修复的锚索结构及其应用方法。
背景技术：
锚索能充分发挥岩体的自承潜力，调节和提高岩土的自身强度和自稳能力，减轻支护结构的自重，节约工程材料，并能保证施工的安全与稳定，得比较理想的支护效果，具有显著的经济和社会效益，已经广泛地运用于岩土工程及其他地下工程领域。
中国地处世界上两个最大地震集中发生地带之间，是世界上多地震的国家，也是蒙受地震灾害最为深重的国家之一；当发生地震时，裂隙岩体可能会在裂隙位置产生剪切错动，导致传统锚索的锚固剂碎裂破坏，进而使锚固力降低。同时，地下水通过破碎区接触锚索会形成明显的锈蚀，锚固结构的稳定性和结构强度也将随之下降,可能造成严重后果。
预应力锚索的防腐技术，经历了单一水泥（砂）浆防腐、加单层波纹套竹防腐、加双层波纹套管防腐、金属覆盖技术、有机材料涂覆技术等发展历程。对重要锚索，要求从内锚段到锚头的全长各个部位均要达到双重防腐，并目要求锚索安装好后检测其绝缘电阻值，以确定其防腐性能的可靠性，但其施工工艺繁琐，在工程实践中无法很好的运用。
发明内容：
本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，提供一种地震后可修复的锚索结构及其应用方法，有利于实现地震后锚索的修复。
本发明地震后可修复的锚索结构，其特征在于：包括设在岩体上的锚孔和设在锚孔内的锚固体，所述锚固体包括至少一根钢绞线、连接在钢绞线内端的锚头、设在钢绞线长度方向上的条状热熔条和设在条状热熔条体内的膨胀囊，所述钢绞线和热熔条外围设有加热熔化热熔条的电热线，所述钢绞线、热熔条和电热线与锚孔之间填充有锚固剂。
进一步的，上述钢绞线的外端部位于所述锚孔的口部设有锚具，所述锚具与锚孔口部抵压有托盘。
进一步的，上述钢绞线在圆周阵列均布6根。
进一步的，上述电热线为电阻丝。
进一步的，上述膨胀囊包括密封的外膜层和填充在外膜层体内的加热可膨胀气化材料。
进一步的，上述加热可膨胀气化材料包括碘、硫加热后由固体升华为气体的物质，或酒精、氟利昂、烃类加热后由液体气化为气体的物质，或碳酸氢钠、碳酸钙、高锰酸钾加热可产生化学反应生成气体的物质。
进一步的，上述热熔条中还设有压力传感器，压力传感器由导线将测试信号传出，根据压力传感器读数和加热可膨胀气化材料膨胀特性，以判断锚固结构中是否存在裂隙。
进一步的，上述热熔条旁边还设有水分传感器，当锚索周围的锚固体开裂，水分接触锚索时，水分传感器传出信号；收到信号后，通过电热线将锚固体加热进行修复。
本发明地震后可修复锚索结构的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）在待支护岩体中打锚孔，锚孔直径大于钢绞线、热熔条和电热线复合体的直径；
（2）通过锚固剂将钢绞线、热熔条和电热线复合体锚固在锚孔中，锚固剂凝固后形成锚固体；
（3）张拉钢绞线，并通过锚具将钢绞线的外端部固定，完成钢绞线即锚索的初步安装；
（4）在地震导致锚固剂在岩体裂隙位置破裂后，给电热线通电从而使热熔条受热熔化，熔化后的材料可修复锚固体。
进一步的，判断锚索结构是否破坏方法为：通电加热时，膨胀囊产生膨胀；如果随温度升高，压力传感器读数不断升高，则可判断修复材料未渗出，锚固结构中没有破碎；如果随温度升高，压力传感器读数没有持续升高，则可判断修复材料可以渗出，锚固结构中存在裂隙。
本发明的作用原理是：
当发生地震时，岩体在裂隙位置发生错动，导致锚固剂产生碎裂破坏时，通电加热使热熔条熔化，渗入并填充锚固体中破碎的地方；一方面将破碎的锚固体重新粘结，以恢复锚固力；另一方面防止地下水和空气接触锚索（即钢绞线），从而防止钢绞线产生局部腐蚀；基于上述两点，新型锚索具有地震后可修复的特点。
附图说明：
图1是地震后可修复锚索一种优选实施方式纵剖面示意图；
图2是图1的A-A截面示意图。
图3是地震后可修复锚索另一种优选实施方式纵剖面示意图；
图4是地震后可修复锚索一种电阻加热式纵剖面示意图；
图5是图2另一种实施例的构造示意图；
图6是热熔条和膨胀囊局部段的构造示意图；
图7是图4另一种实施例的构造示意图。
具体实施方式:
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
本发明地震后可修复的锚索结构包括设在岩体上的锚孔6和设在锚孔内的锚固体A，所述锚固体A包括至少一根钢绞线1、连接在钢绞线1内端的锚头2（可以是尖锥状金属头）、设在钢绞线长度方向上的条状热熔条7和设在条状热熔条体内的膨胀囊8，所述钢绞线1和热熔条7外围设有加热熔化热熔条的电热线9，所述钢绞线1、热熔条7和电热线9与锚孔6之间填充有锚固剂5（锚固剂可以是惯用的树脂类锚固剂），电热线9包括导电线和外包耐高温绝缘层。
热熔条7的材料采用热熔胶，在常温下为固体，加热熔融到一定温度变为能流动，且有一定粘性的液体，停止加热后再次凝固，从而将破碎锚固体粘结，封堵岩体裂隙，并将钢绞线与岩体裂隙中地下水和空气隔绝。
电热线9的发热方式可以是电阻加热，也可以是电磁加热，热熔条可以是一整条，也可以是多段式的，多段式的是依次不连续设置在多根钢绞线1形成锚索束中。
进一步的，上述锚孔的口部且位于钢绞线的外端部锁设有锚具3，所述锚具3与锚孔6口部抵压有托盘4，该托盘为圆柱盘体，其上具有与钢绞线1对应数量的穿孔，钢绞线1穿过穿孔的外端锚接有锚具3，通过锚具3与预应力钢绞线1的锚接，使托盘4抵在锚孔6口部端面上。
上述钢绞线可以是一根，当为一根时，条状热熔条7设在该根钢绞线的旁侧，当然钢绞线也可以是圆周阵列均布6根，当为6根时，条状热熔条7设在均布的6根钢绞线的中心部，条状热熔条7为中心膨胀式热熔条，位于热熔条中间的膨胀囊内部填充加热可膨胀气化材料，在气体压力作用下可以膨胀或者舒展开，热熔条溶化后，气化膨胀囊可以将熔化的热熔条挤入周边破裂的锚固体中。
如图2所示的6个钢绞线中的个别可以替换为热熔条7和膨胀囊8，如图5所示。
为了满足不同使用，上述电热线可以是通过电磁感应来实现加热，当为电磁感应来实现加热时，热熔条7上具有与电热线9进行电磁感应的导磁材料（即如电磁炉电磁感应使锅具感应加热），当然较为简单的电热线也可以是电阻电热丝，直接通电即可产生加热，电热线9的外端连接有加热控制装置10，加热控制装置10控制电阻电热丝或电磁感应产生不同热量为现有惯用技术，在此不做累述。
为了设计合理，上述膨胀囊8包括密封的外膜层801和填充在外膜层体内的加热可膨胀气化材料802，该外膜层801即如汽车安全气囊，其可以是羊皮、尼龙或TPE材料制成。
上述加热可膨胀气化材料包括碘、硫加热后由固体升华为气体的物质，或酒精、氟利昂、烃类加热后由液体气化为气体的物质，或碳酸氢钠、碳酸钙、高锰酸钾加热可产生化学反应生成气体的物质。
为了可以进行检测锚孔内是否存在裂隙，上述热熔条中还设有压力传感器11，压力传感器由导线将测试信号传出，根据压力传感器读数和加热可膨胀气化材料膨胀特性，以判断锚固结构中是否存在裂隙，从而为锚索修复提供指导。
为了可以进行检测锚孔内是否漏水，上述热熔条旁边还设有水分传感器12，当锚索周围的锚固体开裂，水分接触锚索时，水分传感器传出信号；收到信号后，通过电热线将锚固体加热进行修复。
本发明地震后可修复锚索结构的应用方法，包括如下步骤：
（1）在待支护岩体中打锚孔，锚孔直径大于钢绞线、热熔条和电热线复合体的直径；
（2）通过锚固剂将钢绞线、热熔条和电热线复合体锚固在锚孔中，锚固剂凝固后形成锚固体；
（3）张拉钢绞线，并通过锚具将钢绞线的外端部固定，完成钢绞线即锚索的初步安装；
（4）在地震导致锚固剂在岩体裂隙位置破裂后，给电热线通电从而使热熔条受热熔化，熔化后的材料可修复锚固体。
进一步的，判断锚索结构是否破坏方法为：通电加热时，膨胀囊产生膨胀；如果随温度升高，压力传感器读数不断升高，则可判断修复材料未渗出，锚固结构中没有破碎；如果随温度升高，压力传感器读数没有持续升高，则可判断修复材料可以渗出，锚固结构中存在裂隙。
本发明的作用原理是：
当发生地震时，岩体在裂隙位置发生错动，导致锚固剂产生碎裂破坏时，通电加热使热熔条熔化，渗入并填充锚固体中破碎的地方；一方面将破碎的锚固体重新粘结，以恢复锚固力；另一方面防止地下水和空气接触锚索（即钢绞线），从而防止钢绞线产生局部腐蚀；基于上述两点，新型锚索具有地震后可修复的特点。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种地震后可修复的锚索结构，其特征在于：包括设在岩体上的锚孔和设在锚孔内的锚固体，所述锚固体包括至少一根钢绞线、连接在钢绞线内端的锚头、设在钢绞线长度方向上的条状热熔条和设在条状热熔条体内的膨胀囊，所述钢绞线和热熔条外围设有加热熔化热熔条的电热线，所述钢绞线、热熔条和电热线与锚孔之间填充有锚固剂。
2.根据权利要求1所述的地震后可修复的锚索结构，其特征在于：所述钢绞线的外端部位于所述锚孔的口部设有锚具，所述锚具与锚孔口部抵压有托盘。
3.根据权利要求1所述的地震后可修复的锚索结构，其特征在于：所述钢绞线在圆周阵列均布6根。
4.根据权利要求1所述的地震后可修复的锚索结构，其特征在于：所述电热线为电阻丝。
5.根据权利要求1所述的地震后可修复的锚索结构，其特征在于：所述膨胀囊包括密封的外膜层和填充在外膜层体内的加热可膨胀气化材料。
6.根据权利要求5所述的地震后可修复的锚索结构，其特征在于：所述加热可膨胀气化材料包括碘、硫加热后由固体升华为气体的物质，或酒精、氟利昂、烃类加热后由液体气化为气体的物质，或碳酸氢钠、碳酸钙、高锰酸钾加热可产生化学反应生成气体的物质。
7.根据权利要求1所述的地震后可修复的锚索结构，其特征在于：所述热熔条中还设有压力传感器，压力传感器由导线将测试信号传出，根据压力传感器读数和加热可膨胀气化材料膨胀特性，以判断锚固结构中是否存在裂隙。
8.根据权利要求1所述的地震后可修复的锚索结构，其特征在于：所述热熔条旁边还设有水分传感器，当锚索周围的锚固体开裂，水分接触锚索时，水分传感器传出信号；收到信号后，通过电热线将锚固体加热进行修复。
9.一种如权利要求1-8中任一所述地震后可修复锚索结构的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：
在待支护岩体中打锚孔，锚孔直径大于钢绞线、热熔条和电热线复合体的直径；
通过锚固剂将钢绞线、热熔条和电热线复合体锚固在锚孔中，锚固剂凝固后形成锚固体；
张拉钢绞线，并通过锚具将钢绞线的外端部固定，完成钢绞线即锚索的初步安装；
在地震导致锚固剂在岩体裂隙位置破裂后，给电热线通电从而使热熔条受热熔化，熔化后的材料可修复锚固体。
10.根据权利要求9所述地震后可修复的锚索结构的应用方法，其特征在于：判断锚索结构是否破坏方法为：通电加热时，膨胀囊产生膨胀；如果随温度升高，压力传感器读数不断升高，则可判断修复材料未渗出，锚固结构中没有破碎；如果随温度升高，压力传感器读数没有持续升高，则可判断修复材料可以渗出，锚固结构中存在裂隙。
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