CN113464185A - 一种可回收让压锚杆及利用其加固岩体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可回收让压锚杆及利用其加固岩体的方法，所述锚杆包括锥形挡块、上部外管体、下部外管体和锚杆体，上部外管体与下部外管体之间通过嵌套结合部连接，所述锥形挡块设置在上部外管体的前端膨胀端上，且与贯穿上部外管体和下部外管体设置的锚杆体通过螺栓结合结构连接，且在所述下部外管体的末端设置有外管体回收挡块，所述外管体回收挡块与垫板配合使用，所述垫板的外侧锚杆体上转动设置有螺母，所述锚杆体的末端设置有还设置有转动部，转动部与锚杆机配合使用；本锚杆装配方便、经济成本较低、实用性强而且便于回收，具有支护效果好，且便于回收、经济效益好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程锚杆技术领域，具体涉及一种可回收让压锚杆及利用其加固岩体的方法。
背景技术
锚杆是一种受拉结构体系，可显著提高岩体的整体性和稳定性，目前在工程领域得到广泛应用；随着地下工程技术的不断进步，对软岩和岩爆区的支护问题逐渐受到关注，在大变形隧道中，传统的锚喷支护方式往往不能取得较好的支护效果，应该允许围岩产生一定范围内的变形来释放能量，使围岩的变形趋于稳定，达到支护效果；
在软弱围岩中进行施工时，往往会发生围岩大变形的问题，如果直接采用刚性支护，不仅浪费材料，而且支护会产生损坏；实践证明，对于此类问题应该先进行柔性支护，让围岩在可控范围内进行变形；普通锚杆对大变形地区的锚固效果不是很理想，容易在围岩压力下产生锚杆体的破坏，而且不能进行回收利用，导致了材料的浪费。这就需要一种可以保证一定的初始锚固力的前提下自身可以与围岩共同进行变形的锚杆，使锚杆所受拉力控制在安全范围内。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种可回收让压锚杆及利用其加固岩体的方法，本锚杆装配方便、经济成本较低、实用性强而且便于回收，具有支护效果好，且便于回收、经济效益好的特点。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种可回收让压锚杆，包括锥形挡块、上部外管体、下部外管体和锚杆体，所述上部外管体与下部外管体之间通过嵌套结合部连接，所述锥形挡块设置在上部外管体的前端膨胀端上，且与贯穿上部外管体和下部外管体设置的锚杆体通过螺栓结合结构连接，且在所述下部外管体的末端设置有外管体回收挡块，所述外管体回收挡块与垫板配合使用，所述垫板的外侧锚杆体上转动设置有螺母，所述锚杆体的末端设置有还设置有转动部，转动部与锚杆机配合使用。
优选的，所述的上部外管体的前端膨胀端上均匀的开设有四条开缝，所述开缝沿平行于上部外管体中心线方向延伸。
优选的，所述的锚杆体的下端为波浪状弯杆，且波浪状弯杆总弯曲度小于上部外管体的内径宽度。
优选的，所述的锥形挡块的最大直径大于上部外管体的最大内径。
优选的，所述的转动部的最大外径小于锚杆体的直径，且在转动部上至少设置有两个相平行的表面。
优选的，所述的嵌套结合部包括设置在下部外管体上端面上的第一限位板，以及设置在上部外管体下端面上的第二限位板，所述第一限位板与第二限位板均对称设置，且相互配合使用。
一种利用可回收让压锚杆加固岩体的方法，包括
步骤一：采用锚杆钻孔机械在所施工处进行钻孔，钻孔应该与施工面保持垂直，当钻至设计孔深后，拔出钻头；锚杆孔的孔位偏差应不大于50mm，若为隧道顶部及侧墙的锚杆孔，钻孔直径应大于锚杆直径20mm以上，若为隧道底板的锚杆孔，则应大于锚杆孔直径25mm以上；
步骤二：对锚杆孔利用高压风进行进行清孔处理，防止杂质影响树脂锚固剂的锚固效果；
步骤三：首先根据锚杆孔类型和深度，选择合适规格的让压锚杆，在上部外管体的外部进行树脂药卷的安装，并利用让压锚杆端部将树脂药卷送入锚杆孔内，使药卷接触到岩孔孔底为止，实测孔内填充长度应不小于3m；
步骤四：然后采用锚杆机与转动部相连接，带动转动部快速转动25s～35s，使树脂药卷充分展开，实现锚杆的锚固；
步骤五：在等待20min后采用检测设备进行锚杆锚固力的测试，当应力测试值不小于80KN时，安装垫板及螺母，转动螺母，对锚杆体施加预紧力，当预紧力达到设计要求时，完成对岩体的加固；
步骤六：所有让压锚杆施作完成后，对隧道围岩的变形情况进行固定阶段的监控测量，防止围岩出现过大的变形。
优选的，步骤二所述的清孔过程采用清孔器进行清孔，所述清孔器包括锚孔内清孔机构、定位机构、伸缩机构和底座，所述清孔机构与的尾部与底座连接，定位机构设置在清孔机构上，对清孔机构在锚孔内的位置进行定位，且定位机构通过伸缩机构与底座连接，且在所述底座内还设置有沙土过滤机构。
优选的，所述的清孔机构包括一级清孔组件和二级清孔组件，一级清孔组件与二级清孔组件通过定位机构连接，且一级清孔组件设置在远离底座的一端，其中一级清孔组件包括相互配合使用的第一加压管和第一负压管，二级清孔组件包括相互配合使用的第二加压管和第二负压管，且所述第一负压管与第二负压管内设置有相互连通的残渣清理腔，第一加压管与第二加压管内设置有相互连通的加压腔；所述定位机构包括定位环和定位气囊，所述定位气囊设置在定位环上的环形卡槽内，且在定位环上远离底座的一端设置有外螺纹，所述外螺纹通过固定螺母与第一加压管的一端连接，所述定位环靠近底座一端的连接部与底座靠近定位环一端的连接部上均设置有若干弧形连接槽，所述弧形连接槽与箍环配合使用，对第二负压管进行固定，所述第一加压管穿过底座的内部空腔与第二加压管的一端连接，第二加压管的另一端与设置在底座内的高压风机通过控压机构连接；且在所述第一加压管和第二加压管内均设置有气囊加压管，所述气囊加压管的一端与定位气囊连接，另一端与高压风机连接。
优选的，所述的第二加压管、第二负压管和气囊加压管均为伸缩管，所述伸缩机构为电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的一端与定位环连接，另一端与底座连接；所述沙土过滤机构包括梯形过滤筒和碎石屑收集盒，所述过滤筒的一端开口与残渣清理腔的尾部联通，且在梯形过滤筒的下端设置有漏渣孔，所述碎石屑收集盒可拆卸安装在漏渣口的下侧，所述梯形过滤筒的尾端还设置有沙土过滤层，所述过滤层的尾部与高压风机的进风口连通。
优选的，所述的控压机构包括相互连通的气囊压力保护组件、封压组件和加压气管通路组件，所述气囊压力保护组件包括第一支气管、封压块、第一封压弹簧和保护壳，所述第一支气管的一端与高压风机的出风管连接，另一端与封压保护壳连接，所述封压块活动设置在保护壳的进气管路上，对保护壳的进气管路进行封堵，所述第一封压弹簧设置在封压块的背侧，且第一封压弹簧通过固定板设置在保护壳内，且在固定板上还设置有通压孔与保护壳的尾部空腔连通，所述保护壳的尾部空腔通过支管连管与封压组件连通；所述封压组件包括封压壳、活动块、第二封压弹簧和封压针，所述活动块活动设置在封压壳内，第二封压弹簧设置在活动块的背侧，所述封压针设置在活动块上，随活动块运动，所述封压壳通过导向腔体与加压气管通路组件连通；所述加压气管通路组件包括通路连接件、第二支气管和夹块，所述第二支气管的一端与出风管连通，另一端与通路连接件连接，所述夹块对称设置在通路连接件内，且相互错位，在两个夹块之间形成通压缝，所述通压缝与封压针配合使用。
一种可回收让压锚杆的回收方法，包括步骤
S1.回收锚杆体：采用扳机拆卸螺母，后进行垫板的拆卸，完成后用锚杆机夹持住转动部进行反向转动，使锚杆体与锥形挡块进行分离，回收锚杆体；
S2.回收下部外管体：通过夹持住外管体回收挡块转动来使得下部外管体进行同步转动，当转动至嵌套结合结构分离时，将下部外管体缓慢拔出锚杆孔，完成下部外管体的回收。
一种可回收让压锚杆，所述的可回收让压锚杆的工作原理为：
(1)扩体原理：锥形挡块在围岩压力作用下进入上部外管体，撑开膨胀端的开缝，从而实现上部外管体的膨胀，对锚杆锚杆体的固定；
(2)锚固原理：在锥形挡块进入上部外管体后，锚固段的开缝撑开，挤土钢片向外扩张，进而挤压锚孔孔壁，提供锚固力；
(3)让压原理：一阶段让压通过锚杆体下部的波浪状弯杆来实现，在围岩产生变形时，波浪状弯杆拉伸从而适应围岩的变形，并提供一定的阻力；二阶段通过锥形挡块在上部外管体中的膨胀滑动来实现，膨胀滑动距离由上部外管体的长度决定；
(4)回收原理：拆卸螺母及垫板后，反方向旋转锚杆体，使锚杆体与锥形挡块分离，转动外套管回收挡块来使上下部外管体的嵌套结合部分离，从而对下部外管体进行回收。
本发明的有益效果是：本发明公开了一种可回收让压锚杆及利用其加固岩体的方法，与现有技术相比，本发明的改进之处在于：
针对现有技术存在的问题，本发明设计了一种可回收让压锚杆，本锚杆在使用时，结构简单、承载力高、实用性强且可进行回收利用；在让压的过程中锚杆让压结构的摩阻力不断增加，可以更好解决围岩变形问题；本可回收让压锚杆的使用可靠度高，相比较于复杂结构的让压锚杆，失效概率更小；且在回收过程中对围岩的扰动比较轻微，不会影响围岩的整体强度，具有支护效果好，且便于回收、经济效益好的优点。
附图说明
图1为本发明可回收让压锚杆的结构示意图。
图2为本发明可回收让压锚杆的剖视图。
图3为本发明转动部的结构示意图。
图4为本发明下部外管体的结构示意图。
图5为本发明下部外管体仰视角度的剖视图。
图6为本发明上部外管体仰视角度的剖视图。
图7为本发明清孔器的结构示意图。
图8为本发明清孔器的剖视图
图9为本发明清孔器A剖切位置的局部放大图。
图10为本发明清孔器B剖切位置的局部放大图。
图11为本发明控压机构的结构示意图。
图12为本发明实施例1可回收让压锚杆的有限元模拟图。
图13为本发明实施例1可回收让压锚杆不同钢材材料情况下的位移-恒阻力曲线图。
图14为本发明实施例1可回收让压锚杆与普通锚杆的承载力-位移曲线图。
其中：1.锥形挡块，2.开缝，3.上部外管体，4.下部外管体，5.外管体回收挡块，6.垫板，7.螺母，8.锚杆体，9.转动部，10.螺栓结合结构，11.嵌套结合部，12.波浪状弯杆，13.第一加压管，14.第一负压管，15.固定螺母，16.定位环，161.环形卡槽，162.弧形连接槽，17.定位气囊，18.电动伸缩杆，19.第二负压管，20.碎石屑收集盒，21.底座，22.维修盖，23.过滤筒，231.漏渣口，24.第二加压管，25.过滤层，26.高压风机，261.出风管，27.残渣清理腔，28.加压腔，29.气囊加压管，30.箍环，31.第一支气管，32.第二支气管，33.封压块，34.第一封压弹簧，35.固定板，351.通压孔，36.活动块，37.第二封压弹簧，38.封压针，39.夹块，40.导向腔体。
具体实施方式
为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
参照附图1-11所示的一种可回收让压锚杆，包括锥形挡块1、上部外管体3、下部外管体4和锚杆体8，所述上部外管体3与下部外管体4之间通过嵌套结合部11连接，所述锥形挡块1设置在上部外管体3的前端膨胀端上，且与贯穿上部外管体3和下部外管体4设置的锚杆体8通过螺栓结合结构10连接，形成一个整体的锚固结构，且为便于对下部外管体4进行回收，在所述下部外管体4的末端设置有外管体回收挡块5，在锚固时，所述外管体回收挡块5与垫板6配合使用，所述垫板6的外侧锚杆体8上转动设置有螺母7，通过悬紧螺母7，对锚杆体8进行拉紧，施加张力，在使用时，为便于回收锚杆体8，在所述锚杆体8的末端设置有还设置有转动部9，转动部9与锚杆机配合使用。
优选的，所述的上部外管体3的前端膨胀端上均匀的开设有四条开缝2，所述开缝2沿平行于上部外管体3中心线方向延伸，即在旋紧螺母7的过程中，锚杆体8收到拉紧力，带动锥形挡块1沿着螺母7旋紧方向运动，使得锚固段的开缝2被撑开，挤土钢片向外扩张，进而挤压锚孔孔壁，提供锚固力，对上部外管体3和锥形挡块1进行固定，使其固定在锚孔内。
优选的，所述的锚杆体8的下端为波浪状弯杆12，且波浪状弯杆12总弯曲度小于上部外管体3的内径宽度，在使用时，存在二级让压，具体为：第一阶段让压通过锚杆体下部的波浪状弯杆12来实现，在围岩产生变形时，波浪状弯杆12被拉伸从而适应围岩的变形，并提供一定的阻力；第二阶段通过锥形挡块1在上部外管体3中的膨胀滑动来实现，膨胀滑动距离由上部外管体3的长度决定。
优选的，所述的锥形挡块1的最大直径大于上部外管体3的最大内径，便于在旋紧螺母7的过程中的过程中，锥形挡块1能对设置在上部外管体3前端部的挤土钢片进行挤压，使得锚固段的开缝2被撑开，从而实现上部外管体3的膨胀，对锚杆锚杆体8的固定。
优选的，为方便机械工具夹持进行转动，使锚杆体8与锥形挡块1分离，所述的转动部9的最大外径应小于锚杆体8的直径，且在转动部9上至少设置有两个相平行的表面。
优选的，所述的嵌套结合部11包括设置在下部外管体4上端面上的第一限位板12，以及设置在上部外管体3下端面上的第二限位板13，所述第一限位板12与第二限位板13均对称设置，且相互配合使用，在使用时，通过转动下部外管体4或者上部外管体3，使得第一限位板12与第二限位板13之间产生相互错位，使得第一限位板12与第二限位板13相互套紧，形成嵌套结构，将上部外管体3与下部外管体4连接，形成一个套筒整体，而当需要对下部外管体4进行回收时，仅需转动下部外管体4，使得第一限位板12与第二限位板13相互错位，将所述下部外管体4去除即可。
一种利用可回收让压锚杆加固岩体的方法，包括：
步骤一：制作锚杆：根据实际的工程要求确定锥形挡块1、上部外管体3、下部外管体4及锚杆体8的数量及尺寸，预制所需的部件，根据设计要求先将上部外管体3与下部外管体4通过嵌套结合结构11进行装配，然后将锚杆体8穿过外管体与锥形挡块1进行连接，完成各个组件的组装；
步骤二：钻孔：
(1)采用锚杆钻孔台车在所施工处进行钻孔，钻孔应该与施工面保持垂直，当钻至设计孔深后，拔出钻头；锚杆孔的孔位偏差应不大于50mm，若不合格则进行废弃重钻；若为隧道顶部及侧墙的锚杆孔，钻孔直径应大于锚杆直径20mm以上，若为隧道底板的锚杆孔，则应大于锚杆孔直径25mm以上；
(2)对锚杆孔利用高压风进行进行清孔处理，防止杂质影响树脂锚固剂的锚固效果；
步骤三：锚杆安装：
(1)首先根据锚杆孔类型和深度，选择合适规格的让压锚杆，在上部外管体3外部进行树脂药卷的安装，并利用让压锚杆将树脂药卷送入锚杆孔内，使药卷接触到岩孔孔底为止，实测孔内填充长度应不小于3m；
(2)然后采用锚杆机夹持住转动部9的两个平行面，带动转动部9快速转动25s～35s，使树脂药卷充分展开，实现锚杆的锚固；
(3)在等待20min后采用检测设备进行锚杆锚固力的测试，当应力测试值不小于80KN时，安装垫板6及螺母7，利用气动扳机转动螺母7，对锚杆体8施加预紧力，当预紧力达到设计要求时，完成对岩体的加固；
(4)所有让压锚杆施作完成后，应对隧道围岩的变形情况进行固定阶段的监控测量，防止围岩出现过大的变形。
优选的，上述步骤二所述的清孔过程采用清孔器进行清孔，所述清孔器包括锚孔内清孔机构、定位机构、伸缩机构和底座21，所述清孔机构与的尾部与底座21连接，定位机构设置在清孔机构上，对清孔机构在锚孔内的位置进行定位，且所述定位机构通过伸缩机构与底座21连接，且在所述底座21内还设置有沙土过滤机构，对清理后的灰尘进行过滤和收集残渣。
优选的，所述的清孔机构包括一级清孔组件和二级清孔组件，一级清孔组件与二级清孔组件通过定位机构连接，且一级清孔组件设置在远离底座21的一端，即在使用时，一级清孔组件伸入到锚孔底部；其中一级清孔组件包括相互配合使用的第一加压管13和第一负压管14，所述第一负压管14套设在第一加压管13外侧，二级清孔组件包括相互配合使用的第二加压管24和第二负压管19，所述第二负压管19套设在第二加压管24的外侧，且所述第一负压管14与第二负压管19均为空心管，且在其背部内设置有相互连通的残渣清理腔27，使用时，通过尾部施加负压将锚孔内的随时残渣通过残渣清理腔27吸出，在沙土过滤机构中进行过滤，所述第一加压管13与第二加压管24内设置有相互连通的加压腔28，使用时，通过加压腔28对锚孔内施加高压，使得残渣在压力作用下，通过残渣清理腔27的吸引力进入残渣清理腔27内。
优选的，所述定位机构包括定位环16和定位气囊17，所述定位气囊17设置在定位环16上的环形卡槽161内，且在定位环16上远离底座21的一端设置有外螺纹，所述外螺纹通过固定螺母15与第一加压管13的一端连接，实现第一加压管13与定位环16的连接；所述定位环16靠近底座21一端的连接部与底座21靠近定位环16一端的连接部上均设置有若干弧形连接槽162，所述弧形连接槽162与箍环30配合使用，对第二负压管19进行固定，即在使用时，将第二负压管19的两端套接在对应的连接部上，通过箍环30的箍紧作用将其与底座21和定位环16连接；所述第一加压管13穿过底座21的内部空腔与第二加压管24的一端焊接连接，第二加压管24的另一端与设置在底座21内的高压风机26通过控压机构连接，利用高压风机26对第二加压管24内部的加压腔28进行加压；且在所述第一加压管13和第二加压管24内均设置有气囊加压管29，所述气囊加压管29的一端与定位气囊17连接，另一端与高压风机26连接，使用时，通过高压风机26给气囊加压管29加压，使得其膨胀，在锚孔内进行定位。
优选的，为便于在使用时，可以调整所述清孔机构的长度，使其可以适用于不同的锚孔孔深，设计所述二级清孔组件为可伸缩结构，即所述第二加压管24、第二负压管19和气囊加压管29均为伸缩管。
优选的，为便于通过伸缩机构带动二级清孔组件伸缩，来实现对于清孔机构长度的调整，设计所述伸缩机构为电动伸缩杆18，所述电动伸缩杆18的一端与定位环16连接，另一端与底座21连接，即在使用时，通过电动伸缩杆18带动二级清孔组件伸缩。
优选的，所述沙土过滤机构包括梯形过滤筒23和碎石屑收集盒20，所述过滤筒23的一端开口与残渣清理腔27的尾部联通，即通过残渣清理腔27进入到滤筒23内的残渣，在滤筒23内被处理，具体为在梯形过滤筒23的下端设置有漏渣孔231，所述碎石屑收集盒20可拆卸安装在漏渣口231的下侧，利用碎石屑收集盒20对碎石残渣进行收集，且为对清楚残渣后的空气进行清理，防止灰尘损坏高压风机26，影响高压风机26的使用寿命，在所述梯形过滤筒23的尾端还设置有沙土过滤层25，所述过滤层25的尾部与高压风机26的进风口连通，作为高压风机26工作时的进风来源，即本清孔器在使用时，首先是高压风机26工作(此时空气的来源为锚孔内空气以及残渣清理腔27内的空气)，形成高压的风从加压腔28压出(此时由于残渣清理腔27内的空气被抽出，残渣清理腔27内部形成负压)，进入到锚孔内，将锚孔内部的碎屑吹起，经残渣清理腔27进入到过滤筒23内，在过滤筒23内，碎石屑被碎石屑收集盒20收集，然后污浊空气在经过滤层25过滤后，重新作为高压风机26的吸入空气，对毛孔内部施加高压进行清理，如此，形成一个高压清理的内循环。
优选的，所述的控压机构包括相互连通的气囊压力保护组件、封压组件和加压气管通路组件，所述气囊压力保护组件包括第一支气管31、封压块33、第一封压弹簧34和保护壳，所述第一支气管31的一端与高压风机26的出风管261连接，另一端与封压保护壳连接，所述封压块33活动设置在保护壳的进气管路上，对保护壳的进气管路进行封堵，所述第一封压弹簧34设置在封压块33的背侧，且第一封压弹簧34通过固定板35设置在保护壳内，且在固定板35上还设置有通压孔351与保护壳的尾部空腔连通，所述保护壳的尾部空腔通过支管连管与封压组件连通；所述封压组件包括封压壳、活动块36、第二封压弹簧37和封压针38，所述活动块36活动设置在封压壳内，第二封压弹簧37设置在活动块36的背侧，所述封压针38设置在活动块36上，随活动块36在封压壳内运动，所述封压壳通过导向腔体40与加压气管通路组件连通；所述加压气管通路组件包括通路连接件、第二支气管32和夹块39，所述第二支气管32的一端与出风管261连通，另一端与通路连接件连接，所述夹块39对称设置在通路连接件内，且相互错位，在两个夹块39之间形成通压缝，所述通压缝与封压针38配合使用；即在使用时，所述高压风机26在进行清孔之前，其产生的高压风先通过气囊加压管29进入到定位气囊17内，使得定位气囊17膨胀，对一级清孔组件在锚孔内的位置进行定位，当定位气囊17完全膨胀定位后，所述气囊加压管29(出风管261内的气压大于第一封压弹簧34的弹力，即使得封压块33向上移动，第一封压弹簧34被压缩，透过的高压空气穿过支管连管进入到封压组件的封压壳内，使得活动块36在压力的作用下克服第二封压弹簧37的弹力向后运动，将所述封压针38从通压缝内拔出，通压缝变成通路，即高压风源源不断的通过第二支气管32、通压缝和另一支管进入到第二加压管24内，实现加压腔28对锚孔内部的加压；在一端锚孔清理完毕后，关闭高压风机26，由于出风管261内没有高气压，上述气囊压力保护组件、封压组件和加压气管通路组件自动闭合，且通过反转高压风机26，可以使得定位气囊17变瘪，便于移动上述清孔器。
上述可回收让压锚杆的回收方法，具体包括步骤
S1.回收锚杆体：采用扳机拆卸螺母7，后进行垫板6的拆卸，完成后用锚杆机夹持住转动部9进行反向转动，使锚杆体8与锥形挡块1进行分离，回收锚杆体8；
S2.回收下部外管体：通过夹持住外管体回收挡块5转动来使得下部外管体4进行同步转动，当转动至嵌套结合结构10分离时，将下部外管体4缓慢拔出锚杆孔，完成下部外管体4的回收，回收后的锚杆体及下部外管体可以重复进行使用。
所述可回收让压锚杆的工作原理为：
(1)扩体原理：锥形挡块1在围岩压力作用下进入上部外管体3，撑开膨胀端的开缝2，从而实现上部外管体3的膨胀，对锚杆锚杆体8的固定；
(2)锚固原理：在锥形挡块1进入上部外管体3后，锚固段的开缝2被撑开，挤土钢片向外扩张，进而挤压锚孔孔壁，提供锚固力；
(3)让压原理：一阶段让压通过锚杆体下部的波浪状弯杆12来实现，在围岩产生变形时，波浪状弯杆12拉伸从而适应围岩的变形，并提供一定的阻力；二阶段通过锥形挡块1在上部外管体3中的膨胀滑动来实现，膨胀滑动距离由上部外管体的长度决定；
(4)回收原理：拆卸螺母7及垫板6后，反方向旋转锚杆体8，使锚杆体8与锥形挡块1分离，转动外套管回收挡块5来使上下部外管体的嵌套结合部10分离，从而对下部外管体4进行回收。
实施例1：基于以上的设计，在有限元软件ABAQUS中对设计进行可行性验证，其中第一阶段的让压为辅助手段，第二阶段的让压为主要手段，所以主要对第二阶段锥形挡块进入上部外管体的让压情况进行了模拟，有限元图如图12所示，模拟的参数如表1、表2所示，表2为采取了不同的钢材进行模拟；
表1：可回收让压锚杆的设计参数
表2：不同钢材的可回收让压锚杆的设计参数
得到锚杆在第二阶段让压过程中的阻力大小，结果如图13所示，结果表明，本可回收让压锚杆的让压阻力较为稳定,，图14为本发明锚杆与普通锚杆的性能对比图，在选用Q550钢材的情况下，本发明锚杆恒阻力可达140KN，性能可以满足工程需要。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种可回收让压锚杆，其特征在于：包括锥形挡块(1)、上部外管体(3)、下部外管体(4)和锚杆体(8)，所述上部外管体(3)与下部外管体(4)之间通过嵌套结合部(11)连接，所述锥形挡块(1)设置在上部外管体(3)的前端膨胀端上，且与贯穿上部外管体(3)和下部外管体(4)设置的锚杆体(8)通过螺栓结合结构(10)连接，在所述下部外管体(4)的末端设置有外管体回收挡块(5)，所述外管体回收挡块(5)与垫板(6)配合使用，所述垫板(6)的外侧锚杆体(8)上转动设置有螺母(7)，所述锚杆体(8)的末端设置有还设置有转动部(9)，转动部(9)与锚杆机配合使用。
2.根据权利要求1所述的一种可回收让压锚杆，其特征在于：所述的上部外管体(3)的前端膨胀端上均匀的开设有四条开缝(2)，所述开缝(2)沿平行于上部外管体(3)中心线方向延伸。
3.根据权利要求1所述的一种多级增阻可回收让压锚杆，其特征在于：所述的锚杆体(8)的下端为波浪状弯杆(12)，且波浪状弯杆(12)总弯曲度小于上部外管体(3)的内径宽度。
4.根据权利要求1所述的一种可回收让压锚杆，其特征在于：所述的锥形挡块(1)的最大直径大于上部外管体(3)的最大内径；所述转动部(9)的最大外径小于锚杆体(8)的直径，且在转动部(9)上至少设置有两个相平行的表面。
5.根据权利要求1所述的一种可回收让压锚杆，其特征在于：所述的嵌套结合部(11)包括设置在下部外管体(4)上端面上的第一限位板(12)，以及设置在上部外管体(3)下端面上的第二限位板(13)，所述第一限位板(12)与第二限位板(13)均对称设置，且相互配合使用。
6.一种利用权利要求1所述的可回收让压锚杆加固岩体的方法，其特征在于：包括
步骤一：采用锚杆钻孔台车在所施工处进行钻孔，钻孔应该与施工面保持垂直，当钻至设计孔深后，拔出钻头；锚杆孔的孔位偏差不大于50mm，若不合格则进行废弃重钻，若为隧道顶部及侧墙的锚杆孔，钻孔直径大于锚杆直径20mm以上，若为隧道底板的锚杆孔，则应大于锚杆孔直径25mm以上；
步骤二：对锚杆孔利用高压风进行进行清孔处理，防止杂质影响树脂锚固剂的锚固效果；
步骤三：首先根据锚杆孔类型和深度，选择对应规格的让压锚杆，在上部外管体的外部进行树脂药卷的安装，并利用让压锚杆端部将树脂药卷送入锚杆孔内，使药卷接触到岩孔孔底为止，实测孔内填充长度应不小于3m；
步骤四：然后采用锚杆机夹持住转动部的两个平行面，带动转动部快速转动25s～35s，使树脂药卷充分展开，实现锚杆的锚固；
步骤五：在等待20min后采用检测设备进行锚杆锚固力的测试，当应力测试值不小于80KN时，安装垫板及螺母，转动螺母，对锚杆体施加预紧力，当预紧力达到设计要求时，完成对岩体的加固；
步骤六：所有让压锚杆施作完成后，对隧道围岩的变形情况进行固定阶段的监控测量，防止围岩出现过大的变形。
7.根据权利要求6所述的一种可回收让压锚杆加固岩体的方法，其特征在于：步骤二所述的清孔过程采用清孔器进行清孔，所述清孔器包括锚孔内清孔机构、定位机构、伸缩机构和底座(21)，所述清孔机构与的尾部与底座(21)连接，定位机构设置在清孔机构上，对清孔机构在锚孔内的位置进行定位，且定位机构通过伸缩机构与底座(21)连接，且在所述底座(21)内还设置有沙土过滤机构。
8.根据权利要求7所述的一种可回收让压锚杆加固岩体的方法，其特征在于：所述的清孔机构包括一级清孔组件和二级清孔组件，一级清孔组件与二级清孔组件通过定位机构连接，且一级清孔组件设置在远离底座(21)的一端，其中一级清孔组件包括相互配合使用的第一加压管(13)和第一负压管(14)，二级清孔组件包括相互配合使用的第二加压管(24)和第二负压管(19)，且所述第一负压管(14)与第二负压管(19)内设置有相互连通的残渣清理腔(27)，第一加压管(13)与第二加压管(24)内设置有相互连通的加压腔(28)；所述定位机构包括定位环(16)和定位气囊(17)，所述定位气囊(17)设置在定位环(16)上的环形卡槽(161)内，且在定位环(16)上远离底座(21)的一端设置有外螺纹，所述外螺纹通过固定螺母(15)与第一加压管(13)的一端连接，所述定位环(16)靠近底座(21)一端的连接部与底座(21)靠近定位环(16)一端的连接部上均设置有若干弧形连接槽(162)，所述弧形连接槽(162)与箍环(30)配合使用，对第二负压管(19)进行固定，所述第一加压管(13)穿过底座(21)的内部空腔与第二加压管(24)的一端连接，第二加压管(24)的另一端与设置在底座(21)内的高压风机(26)通过控压机构连接；且在所述第一加压管(13)和第二加压管(24)内均设置有气囊加压管(29)，所述气囊加压管(29)的一端与定位气囊(17)连接，另一端与高压风机(26)连接。
9.根据权利要求8所述的一种可回收让压锚杆加固岩体的方法，其特征在于：所述的第二加压管(24)、第二负压管(19)和气囊加压管(29)均为伸缩管，所述伸缩机构为电动伸缩杆(18)，所述电动伸缩杆(18)的一端与定位环(16)连接，另一端与底座(21)连接；所述沙土过滤机构包括梯形过滤筒(23)和碎石屑收集盒(20)，所述过滤筒(23)的一端开口与残渣清理腔(27)的尾部联通，且在梯形过滤筒(23)的下端设置有漏渣孔(231)，所述碎石屑收集盒(20)可拆卸安装在漏渣口(231)的下侧，所述梯形过滤筒(23)的尾端还设置有沙土过滤层(25)，所述过滤层(25)的尾部与高压风机(26)的进风口连通。
10.根据权利要求8所述的一种可回收让压锚杆加固岩体的方法，其特征在于：所述的控压机构包括相互连通的气囊压力保护组件、封压组件和加压气管通路组件，所述气囊压力保护组件包括第一支气管(31)、封压块(33)、第一封压弹簧(34)和保护壳，所述第一支气管(31)的一端与高压风机(26)的出风管(261)连接，另一端与封压保护壳连接，所述封压块(33)活动设置在保护壳的进气管路上，对保护壳的进气管路进行封堵，所述第一封压弹簧(34)设置在封压块(33)的背侧，且第一封压弹簧(34)通过固定板(35)设置在保护壳内，且在固定板(35)上还设置有通压孔(351)与保护壳的尾部空腔连通，所述保护壳的尾部空腔通过支管连管与封压组件连通；所述封压组件包括封压壳、活动块(36)、第二封压弹簧(37)和封压针(38)，所述活动块(36)活动设置在封压壳内，第二封压弹簧(37)设置在活动块(36)的背侧，所述封压针(38)设置在活动块(36)上，随活动块(36)运动，所述封压壳通过导向腔体(40)与加压气管通路组件连通；所述加压气管通路组件包括通路连接件、第二支气管(32)和夹块(39)，所述第二支气管(32)的一端与出风管(261)连通，另一端与通路连接件连接，所述夹块(39)对称设置在通路连接件内，且相互错位，在两个夹块(39)之间形成通压缝，所述通压缝与封压针(38)配合使用。
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| CN114635731A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-06-17 | 中国矿业大学 | 一种煤矿井下玻璃钢大变形支护锚杆 |
| CN114922177A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-08-19 | 中铁十八局集团有限公司 | 用于基坑支护的可回收预应力锚索及其施工方法 |
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| CN205689229U (zh) * | 2016-06-06 | 2016-11-16 | 贵州理工学院 | 一种可回收让压锚索 |
| CN106640159A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-05-10 | 洛阳中岩工程材料有限公司 | 一种自钻式中空注浆锚杆用连接套密封结构 |
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2021
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