CN113605948B - 一种多段自适应膨胀锚杆回收方法 - Google Patents
一种多段自适应膨胀锚杆回收方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113605948B CN113605948B CN202110707008.1A CN202110707008A CN113605948B CN 113605948 B CN113605948 B CN 113605948B CN 202110707008 A CN202110707008 A CN 202110707008A CN 113605948 B CN113605948 B CN 113605948B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- anchor rod
- section
- expansion
- shell
- grouting
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title abstract description 10
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 58
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 18
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 16
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 17
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 11
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011549 displacement method Methods 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
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
- E21D21/0073—Anchoring-bolts having an inflatable sleeve, e.g. hollow sleeve expanded by a fluid
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
- E02D17/20—Securing of slopes or inclines
-
- 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
- E21D20/00—Setting anchoring-bolts
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D20/00—Setting anchoring-bolts
- E21D20/02—Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F17/00—Methods or devices for use in mines or tunnels, not covered elsewhere
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A10/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE at coastal zones; at river basins
- Y02A10/23—Dune restoration or creation; Cliff stabilisation
Abstract
本发明公开了一种多段自适应膨胀锚杆回收方法,属于锚杆回收技术领域,回收方法为从锚杆壳的中间孔放入扩大钻头,扩大钻头在锚杆壳内正转,破除锚杆壳管内和底部的水泥浆,然后扩大钻头反转清除底部混凝土碎料,把拉张装置扭入锚杆壳内将锚杆壳向下拉直,然后锚杆壳没有土体的横向阻力,将锚杆壳取出,完成回收。通过使用扩大钻头清楚混凝土,然后使用拉张装置一节一节的把锚杆壳拉直,不仅可以优先的保证锚杆壳全部回收出来,同时还能保证了锚杆壳的完整性,从而可以重复的利用锚杆壳,不仅实现回收,还实现重复利用,具有非常的推广意义。
Description
技术领域
本发明涉及锚杆回收技术领域,尤其涉及一种多段自适应膨胀锚杆回收方法。
背景技术
边坡加固工程中锚杆支护是最为常见的一种边坡支护方式,目前国内外相关技术较为成熟,但锚杆仅作为一种临时支护设施,工程竣工后,锚杆被大量地废弃在土体中,不仅会对邻近工程的施工造成不利影响,而且资源浪费、污染严重,与地下空间及建筑用地越来越紧张的趋势相悖,因此近几年国家和地方出台相关政策规定建筑用地红线,锚杆遗留问题亟待解决。为了解决这一问题,国外较早提出了可回收锚杆的理念并推出相关产品,国内起步较晚但发展速度较快。目前的膨胀锚杆无法回收设计这样的回收机制和方法。因此需要设计相应的膨胀锚杆,然后使用完后对膨胀锚杆进行回收。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多段自适应膨胀锚杆回收方法,解决现有锚杆无法回收的技术问题。该回收方法针对特别设计的多段自适应膨胀锚杆进行回收。
一种多段自适应膨胀锚杆回收方法,从锚杆壳的中间孔放入扩大钻头,扩大钻头在锚杆壳内正转,破除锚杆壳管内和底部的水泥浆,然后扩大钻头反转清除底部混凝土碎料,把拉张装置扭入锚杆壳内将锚杆壳向下拉直,然后锚杆壳没有土体的横向阻力,将锚杆壳取出,完成回收。
进一步地,扩大钻头的外径与锚杆壳的内径大小相等。
进一步地,锚杆壳内部设置为空心结构,锚杆壳内注入混凝土,锚杆壳设置在土体的钻孔内,锚杆壳包括若干段内螺纹段和若干段膨胀段,两段内螺纹段之间设置有一段膨胀段,锚杆壳的两端均设置内螺纹段,锚杆壳安装进土体内后,膨胀段向外拉张与土体紧密贴合,与土体锚固。
进一步地,膨胀段设置为空管结构,侧壁上设置有若干个注浆孔,注浆孔设置为椭圆形结构或者圆形结构。
进一步地,锚杆壳注浆时,将设置的注浆机构拧入锚杆壳内,注浆机构内部设置为空心结构,包括螺纹保护段和注浆段,螺纹保护段和注浆段相间设置,注浆段上设置有注浆漏孔,螺纹保护段与锚杆壳的内螺纹段螺纹设置,螺纹保护段的长度与内螺纹段相同,将水泥浆从注浆机构内部空心壳体注入,水泥浆从注浆漏孔流到锚杆壳的膨胀段的内部,并从注浆孔流到外部土体,注浆完后,待水泥浆从浆体变为固体后,时间为1-2小时,将注浆机构拧出,然后拧入螺杆。根据膨胀段的数量,设置注浆段数量,每个注浆段和膨胀段相契合。
进一步地,拉张装置包括前端旋转板、前端主杆、前端螺纹、后端旋转板、后端旋转杆、后端主杆和后端螺纹,前端旋转板设置在前端主杆的一端,前端螺纹设置在前端主杆另一端的侧壁上,前端主杆中间开设有通孔,后端旋转杆穿过通孔,后端旋转板设置在前端主杆的一端,后端主杆设置在前端主杆的另一端,后端主杆的大小与前端主杆的大小相同,后端螺纹设置在后端主杆上。
进一步地,拉张装置拉直锚杆壳的具体过程为:将后端主杆拧入锚杆壳最底部的内螺纹段内,然后把前端主杆的前端螺纹拧在倒数第二段内螺纹段上,然后固定前端旋转板,同时把前端主杆固定,用力向下压后端旋转板,使得后端主杆带最底部的内螺纹段向底部运动,拉直最底部的内螺纹段与倒数第二段内螺纹段之间的膨胀段,依次同理后端主杆拧入锚杆壳倒数第二段的内螺纹段内,然后把前端主杆的前端螺纹拧在倒数第三段内螺纹段上,拉直倒数第二段的内螺纹段与倒数第三段内螺纹段之间的膨胀段,依次拉直整根锚杆壳。
进一步地,破除锚杆壳底部的水泥浆的深度为锚杆壳所有膨胀段长度之和。
进一步地,将锚杆壳取出的具体过程为:将螺杆拧入锚杆壳内,然后将锚杆壳的外端与螺杆固定为一体,然后出力往外拔,螺杆对锚杆壳内部进行连接性保护,锚杆壳完整被取出,然后拧开螺杆,回收到完整的锚杆壳。
本发明采用了上述技术方案,本发明具有以下技术效果:
本发明通过使用扩大钻头清楚混凝土,然后使用拉张装置一节一节的把锚杆壳拉直,不仅可以优先的保证锚杆壳全部回收出来,同时还能保证了锚杆壳的完整性,从而可以重复的利用锚杆壳,不仅实现回收,还实现重复利用,具有非常的推广意义,一个行业的变革,
附图说明
图1为本发明放入扩大钻头破除混凝土结构示意图。
图2为本发明锚杆膨胀外壳结构示意图。
图3为本发明拉张装置剖面图。
图4为本发明钻头清除混凝土结构示意图。
图5为本发明注浆机构结构示意图。
图中标号:1-锚杆壳;1.1-可拆卸圆盘;1.2-内螺纹段;1.3-膨胀段;1.4-注浆孔;1.5-压力传感器;1.6-弯曲软角位移传感器;2-拉张装置;2.1-前端旋转板;2.2-前端主杆;2.3-前端螺纹;2.4-后端旋转板;2.5-后端旋转杆;2.6-后端主杆;2.7-后端螺纹;3-注浆机构;3.1-螺纹保护段;3.2-注浆段;3.3-注浆漏孔;5-钻头。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,举出优选实施例,对本发明进一步详细说明。然而,需要说明的是,说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解,即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
一种多段自适应膨胀锚杆回收方法,如图1所示,从锚杆壳1的中间孔放入扩大钻头,扩大钻头在锚杆壳1内正转,破除锚杆壳1的膨胀段1.3管内和底部的水泥浆,然后扩大钻头反转清除底部混凝土碎料,把拉张装置扭入锚杆壳1内将锚杆壳1向下拉直,然后锚杆壳1没有土体的横向阻力,将锚杆壳1取出,完成回收。扩大钻头的外径与锚杆壳1的内径大小相等。防止扩大钻头对对螺纹造成损伤,又能把混凝土清除干净。
本发明实施例中,如图2所示,锚杆壳1内部设置为空心结构,锚杆壳1内注入混凝土,锚杆壳1设置在土体的钻孔内,锚杆壳1包括若干段内螺纹段1.2和若干段膨胀段1.3,两段内螺纹段1.2之间设置有一段膨胀段1.3,锚杆壳1的两端均设置内螺纹段1.2,锚杆壳1安装进土体内后,膨胀段1.3向外拉张与土体紧密贴合,与土体锚固。膨胀段1.3设置为空管结构,侧壁上设置有若干个注浆孔1.4,注浆孔1.4设置为椭圆形结构。锚杆壳1的前端设置有可拆卸圆盘1.1与锚杆壳1的前端连接,可拆卸圆盘1.1的直径比锚杆壳1的直径大。
本发明实施例中,如图5所示,锚杆壳1注浆时,将设置的注浆机构3拧入锚杆壳1内,注浆机构3内部设置为空心结构,包括螺纹保护段3.1和注浆段3.2,螺纹保护段3.1和注浆段3.2相间设置,注浆段3.2上设置有注浆漏孔3.3,螺纹保护段3.1与锚杆壳1的内螺纹段1.2螺纹设置,螺纹保护段3.1的长度与内螺纹段1.2相同,将水泥浆从注浆机构3内部空心壳体注入,水泥浆从注浆漏孔3.3流到锚杆壳1的膨胀段1.3的内部,并从注浆孔1.4流到外部土体。注浆完后,待水泥浆从浆体变为固体后,时间为1-2小时,将注浆机构3拧出,然后拧入螺杆。注浆的时候采用专用的注浆结构,对准注浆孔,向外注浆,防止浆液污染内部螺纹,后面张拉杆无法扭入,或者改为螺纹相匹配的钻头。
本发明实施例中,如图3所示,拉张装置包括前端旋转板2.1、前端主杆2.2、前端螺纹2.3、后端旋转板2.4、后端旋转杆2.5、后端主杆2.6和后端螺纹2.7,前端旋转板2.1设置在前端主杆2.2的一端,前端螺纹2.3设置在前端主杆2.2另一端的侧壁上,前端主杆2.2中间开设有通孔,后端旋转杆2.5穿过通孔,后端旋转板2.4设置在前端主杆2.2的一端,后端主杆2.6设置在前端主杆2.2的另一端,后端主杆2.6的大小与前端主杆2.2的大小相同,后端螺纹2.7设置在后端主杆2.6上。
本发明实施例中,拉张装置拉直锚杆壳1的具体过程为:将后端主杆2.6拧入锚杆壳1最底部的内螺纹段1.2内,然后把前端主杆2.2的前端螺纹2.3拧在倒数第二段内螺纹段1.2上,然后固定前端旋转板2.1,同时把前端主杆2.2固定,用力向下压后端旋转板2.4,使得后端主杆2.6带最底部的内螺纹段1.2向底部运动,拉直最底部的内螺纹段1.2与倒数第二段内螺纹段1.2之间的膨胀段1.3,依次同理后端主杆2.6拧入锚杆壳1倒数第二段的内螺纹段1.2内,然后把前端主杆2.2的前端螺纹2.3拧在倒数第三段内螺纹段1.2上,拉直倒数第二段的内螺纹段1.2与倒数第三段内螺纹段1.2之间的膨胀段1.3,依次拉直整根锚杆壳1。破除锚杆壳1底部的水泥浆的深度为锚杆壳1所有膨胀段1.3长度之和。通过把底部的混凝土破除,预留够长的位置给锚杆壳1伸长,同时可以存掉落的粉碎混凝土。根据膨胀段1.3的数量,设置注浆段3.2数量,每个注浆段3.2和膨胀段相契合。
本发明实施例中,将锚杆壳1取出的具体过程为:将螺杆拧入锚杆壳1内,然后将锚杆壳1的外端与螺杆固定为一体,然后出力往外拔,螺杆对锚杆壳1内部进行连接性保护,锚杆壳1完整被取出,然后拧开螺杆,回收到完整的锚杆壳1。螺杆对锚杆壳1进行保护,防止在拉出的时候出现断裂,出现部分无法回收的情况,同时在拉直时,膨胀段1.3没有出现断裂时,可以在重复利用。
多段自适应膨胀锚杆施工方法,包括如下步骤:
步骤1:根据膨胀锚杆外壳的长度采用钻头在围岩上钻与膨胀锚杆外壳相适应的锚杆孔。当膨胀锚杆需要回收时,钻好直线孔后,再使用扩大头式钻头在钻好的直线孔内间隔钻扩大孔,扩大孔与膨胀锚杆外壳的膨胀段膨胀后相契合。
确定膨胀锚杆外壳的长度过程为:根据土体需要总共拉拔力,然后根据设置膨胀锚杆数量,算出每个膨胀锚杆需要的拉拔力,然后分析每一节膨胀段的受力,拉拔力除以每一节膨胀段的受力得到膨胀段的节数,得到膨胀锚杆外壳的长。
膨胀锚杆外壳还包括压力传感器1.5和弯曲软角位移传感器1.6,压力传感器1.5和弯曲软角位移传感器1.6均设置在膨胀段1.3的外侧,压力传感器1.5检测膨胀段1.3的外侧受到土体的压力大小,弯曲软角位移传感器1.6用于检测膨胀段1.3伸张情况。还包括数据检测装置,数据检测装置上设置有检测接口,所有的压力传感器1.5和弯曲软角位移传感器1.6均通过导线伸出锚杆壳1的前端,并设置数据采集口,数据采集口上设置有防水盒盖,不检测时将防水盒盖盖合设置,在安装和回收膨胀锚杆时,使用数据检测装置检测膨胀段1.3的受力数据和伸张情况。
步骤2:将锚杆膨胀外壳放入锚杆孔内,锚杆头处加固压板,并把拉张装置拧进锚杆膨胀外壳内,转动拉张装置,对锚杆外壳进行加压,使得膨胀段膨胀,与周围岩土贴合,将螺杆取出。
拉张装置的具体工作过程为:把前端主杆2.2上的前端螺纹2.3与锚杆壳1入口处的第一个内螺纹段1.2螺纹连接,然后把后端主杆2.6上的后端螺纹2.7拧到与第二螺纹段1.2螺纹连接,然后固定前端旋转板2.1,把后端旋转板2.4往外拉,第一个内螺纹段1.2与第二螺纹段1.2之间的膨胀段1.3发生膨胀契合到扩大孔内,同理把所有的膨胀段1.3拉到膨胀,通过测算后端旋转板2.4往外拉的距离,进准把内螺纹段1.2拉在两个扩大孔之间。
步骤3:将混凝土浇灌到锚杆膨胀外壳内,混凝土填充膨胀段的膨胀处,混凝土凝固后与土体形成横向阻力。膨胀段1.3设置为空管结构,侧壁上设置有若干个注浆孔1.4,注浆孔1.4设置为椭圆形结构。一开始为椭圆形结构,当出现拉张时,会变为圆形结构,使得混凝土更好的从注浆孔1.4流出外部与土体更好的结合。内螺纹段1.2的外部设置为封闭结构,内部设置有内螺纹,内螺纹段1.2的厚度比膨胀段1.3的厚度厚。内螺纹段1.2设置更厚,是为了避免安装和拉伸的时候出现变形的情况。
使用完后,如需要回收时,从中孔放入扩大钻头,扩大钻头在锚杆壳1内正转,破除管内水泥浆,到达锚杆壳1底部后反转清除底部混凝土,破除底部灌注的水泥浆,然后扭入回收螺杆到螺纹末尾段,向下敲击,一边敲击一边使用数据检测装置对压力传感器1.5和弯曲软角位移传感器1.6进行检测,查看各段膨胀段1.3的握裹力和弯曲程度数据,使得膨胀结构重新恢复平直,拔出锚杆。
上述步骤1中分析每一节膨胀段的受力的具体过程为:
膨胀锚杆则是依靠中间锚固段侧壁摩阻力、膨胀截面锚固侧壁摩阻力以及土体对膨胀头端面的阻力三种形式来传递分散荷载,可将其分为n段进行力学性能分析,n为正整数。因此一段变截面抗拔力由三部分组成:
T=T1+T2+TD (1)
式中:T1为L1段普通非膨胀锚固段侧壁摩阻所提供的抗拔力:
T1=πD1L1τf (2)
式中:D1和L1为锚杆非膨胀锚固段直径和长度,τf为非膨胀锚固段土体与锚固筋侧壁之间的摩阻强度;
T2为锚杆膨胀锚固段侧壁摩阻所提供的抗拔力:
T2=πD2L2τfd (3)
其中D2和L2为锚杆非膨胀锚固段直径和长度,τfd为非膨胀锚固段土体与锚固筋侧壁之间的摩阻强度;
TD为土体对膨胀端面的正压力所提供的抗拔力:
式中:σD为土体作用于变截面上的正压力强度,与膨胀端的埋深、膨胀端前土体情况以及锚杆的工作状态有关;
膨胀锚杆位移与轴力分析过程为:
根据剪切位移法,竖向受荷锚杆体周围土的变形可理想的视作同心圆柱体,根据弹性理论写出土体竖向平衡微分方程:
锚杆体受荷后,锚杆体处剪应力τrz的增大远大于σz,取
式中,r0为锚杆的半径,τ0为锚杆侧边剪应力,
方程的解为:
由几何方程,剪切变形为:
其中Us为径向位移,s为土体竖向位移,略去物理方程为:
得到
方程的解为:
即:
其中rm为有效影响半径,G为土体的剪切模量,τ(z)为z位置处的锚杆侧摩阻力;r0为锚杆半径;rm为影响半径;rm为锚杆侧土剪切变形可忽略的范围,rm=χ1χ2L1(1-νs),χ1、χ2为土体不均匀程度经验系数,νs为土体泊松比,r为与锚杆中心轴的距离,
根据锚杆与土接触面的位移协调条件,对于等截面锚杆,可得到的锚杆侧摩阻力为:
对微分单元受力静力平衡条件:
式中:Up为锚杆周长,τν(z)为锚杆侧深度z处摩阻力,Q(z)为锚杆深度z处轴力,
微单元的弹性压缩为:
式中,和Ap分别为锚杆的弹性模量和横截面积代入式(13)可得:
令其中kv为锚杆侧土体弹簧刚度,/>
可得锚杆微分方程为:
解的位移和轴力为:
s(z)=Aeαz+Be-αz (17)
Q(z)=-AEpApαeαz+BEpApαe-αz (18)
其中C1、C1为常数,可由锚杆体边界条件确定,将上式用矩阵表示:
膨胀变截面锚杆锚固力分成三部分,第一部分为细截面杆体L1段与土体的摩阻力,第二部分为粗截面杆体L2段与土体的摩阻力,第三部分为变截面处的端阻力,
对于变截面锚杆,在采用剪切位移法进行轴力及位移的推导时,将变截面锚杆分两段即L1段和L2段,忽略变截面引起的锚杆周围土体位移场的影响,分别应用前述等截面锚杆杆体位移及杆体轴力解,将变截面处的端阻力和位移连续简化为边界条件,
第一段边界条件为:
当z=0时,P1(0)=P;当z=L1时,P1(L1)=T;
式中:T为第一端锚杆在变截面处的轴力
第二段边界条件为:
当z=L1时,P2(L1)=T-TD;当z=L时,P2(L)=Q;
式中:L=L1+L2为锚杆微段长度,TD为变截面处土体的端阻力,变截面锚杆L1段与L2段在变截面处的位移连续条件
s1(L1)=s2(L1) (20)
将第一段边界条件代入式(18)得
-Ep1Ap1α1(A1-B1)=P (21)
将第二段边界条件代入式(18)得
第一段与第二段的连续条件式(20)可表示为:
联立式(21)、(22)、(23)、(24)、(25)可得系数A1、A2、B1、B2可计算出第一段锚杆位移和轴力的解析式,代入式(12)可得第一段锚杆与第二段锚杆侧摩阻力,进而可得第一二段抗拔力;
锚杆变截面处膨胀端面应力计算:
在锚杆变截面上端取一土体微单元作为考察对象,以锚杆轴线方向为Z轴,为竖直方向,水平方向分别为X轴,则土体被压缩的极限状态下,极限状态下土体单元的各个方向的应力表达式:
σx=K0γL1+ξσT (26)
σy=K0γL1+ξσT (27)
σz=γL1+σT (28)
式中:σT为锚杆拉力在土体单元Z方向上产生的应力增量,K0为变截面上端土的静止土压力系数,可按计算;ξ为锚杆发生位移时变截面上端土反映挤土效应的侧压力系数,可按经验公式ξ=(0.5~0.95)Ka计算(与变截面处土体的硬度有关,对较坚硬的土体可取0.95,对软土建议取0.5),此外/>和/>分别为变截面上端土体的主动和被动土压力系数,其中c、/>为土体的粘聚力、内摩擦角;
土体单元达到极限状态时,σz为最大主应力σ1,σx为最小主应力σ3,根据摩尔库伦强度理论有
联立以上得
当锚杆变截面处土体各点均达到极限应力状态下时,变截面处的竖向压应力所提供的极限抗拔力:
对于整段锚杆,可根据每段锚杆间的连续条件,结合锚底和锚头得边界条件,锚底轴力为0,锚头轴力为已知,计算出整段锚杆的荷载传递函数;
因此变截面锚杆抗拔力计算公式为:
T=T1+T2+TD。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种多段自适应膨胀锚杆回收方法,其特征在于:从锚杆壳(1)的中间孔放入扩大钻头,扩大钻头在锚杆壳(1)内正转,破除锚杆壳(1)的膨胀段(1.3)管内和底部的水泥浆,然后扩大钻头反转清除底部混凝土碎料,把拉张装置扭入锚杆壳(1)内将锚杆壳(1)向下拉直,然后锚杆壳(1)没有土体的横向阻力,将锚杆壳(1)取出,完成回收;
锚杆壳(1)内部设置为空心结构,锚杆壳(1)设置在土体的钻孔内,锚杆壳(1)包括若干段内螺纹段(1.2)和若干段膨胀段(1.3),两段内螺纹段(1.2)之间设置有一段膨胀段(1.3),锚杆壳(1)的两端均设置内螺纹段(1.2),锚杆壳(1)安装进土体内后,膨胀段(1.3)向外拉张与土体紧密贴合,与土体锚固;
拉张装置包括前端旋转板(2.1)、前端主杆(2.2)、前端螺纹(2.3)、后端旋转板(2.4)、后端旋转杆(2.5)、后端主杆(2.6)和后端螺纹(2.7),前端旋转板(2.1)设置在前端主杆(2.2)的一端,前端螺纹(2.3)设置在前端主杆(2.2)另一端的侧壁上,前端主杆(2.2)中间开设有通孔,后端旋转杆(2.5)穿过通孔,后端旋转板(2.4)设置在前端主杆(2.2)的一端,后端主杆(2.6)设置在前端主杆(2.2)的另一端,后端主杆(2.6)的大小与前端主杆(2.2)的大小相同,后端螺纹(2.7)设置在后端主杆(2.6)上。
2.根据权利要求1所述的一种多段自适应膨胀锚杆回收方法,其特征在于:扩大钻头的外径与锚杆壳(1)的内径大小相等。
3.根据权利要求1所述的一种多段自适应膨胀锚杆回收方法,其特征在于:膨胀段(1.3)设置为空管结构,侧壁上设置有若干个注浆孔(1.4),注浆孔(1.4)设置为椭圆形结构或者圆形结构。
4.根据权利要求3所述的一种多段自适应膨胀锚杆回收方法,其特征在于:锚杆壳(1)注浆时,将设置的注浆机构(3)拧入锚杆壳(1)内,注浆机构(3)内部设置为空心结构,包括螺纹保护段(3.1)和注浆段(3.2),螺纹保护段(3.1)和注浆段(3.2)相间设置,注浆段(3.2)上设置有注浆漏孔(3.3),螺纹保护段(3.1)与锚杆壳(1)的内螺纹段(1.2)螺纹设置,螺纹保护段(3.1)的长度与内螺纹段(1.2)相同,将水泥浆从注浆机构(3)内部空心壳体注入,水泥浆从注浆漏孔(3.3)流到锚杆壳(1)的膨胀段(1.3)的内部,并从注浆孔(1.4)流到外部土体,注浆完后,待水泥浆从浆体变为固体后,时间为1-2小时,将注浆机构(3)拧出,然后拧入螺杆,根据膨胀段(1.3)的数量,设置注浆段(3.2)数量,每个注浆段(3.2)和膨胀段相契合。
5.根据权利要求1所述的一种多段自适应膨胀锚杆回收方法,其特征在于:拉张装置拉直锚杆壳(1)的具体过程为:将后端主杆(2.6)拧入锚杆壳(1)最底部的内螺纹段(1.2)内,然后把前端主杆(2.2)的前端螺纹(2.3)拧在倒数第二段内螺纹段(1.2)上,然后固定前端旋转板(2.1),同时把前端主杆(2.2)固定,用力向下压后端旋转板(2.4),使得后端主杆(2.6)带最底部的内螺纹段(1.2)向底部运动,拉直最底部的内螺纹段(1.2)与倒数第二段内螺纹段(1.2)之间的膨胀段(1.3),依次同理后端主杆(2.6)拧入锚杆壳(1)倒数第二段的内螺纹段(1.2)内,然后把前端主杆(2.2)的前端螺纹(2.3)拧在倒数第三段内螺纹段(1.2)上,拉直倒数第二段的内螺纹段(1.2)与倒数第三段内螺纹段(1.2)之间的膨胀段(1.3),依次拉直整根锚杆壳(1)。
6.根据权利要求5所述的一种多段自适应膨胀锚杆回收方法,其特征在于:破除锚杆壳(1)底部的水泥浆的深度为锚杆壳(1)所有膨胀段(1.3)长度之和。
7.根据权利要求6所述的一种多段自适应膨胀锚杆回收方法,其特征在于:将锚杆壳(1)取出的具体过程为:将螺杆拧入锚杆壳(1)内,然后将锚杆壳(1)的外端与螺杆固定为一体,然后出力往外拔,螺杆对锚杆壳(1)内部进行连接性保护,锚杆壳(1)完整被取出,然后拧开螺杆,回收到完整的锚杆壳(1)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110707008.1A CN113605948B (zh) | 2021-06-24 | 2021-06-24 | 一种多段自适应膨胀锚杆回收方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110707008.1A CN113605948B (zh) | 2021-06-24 | 2021-06-24 | 一种多段自适应膨胀锚杆回收方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113605948A CN113605948A (zh) | 2021-11-05 |
CN113605948B true CN113605948B (zh) | 2023-12-29 |
Family
ID=78303704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110707008.1A Active CN113605948B (zh) | 2021-06-24 | 2021-06-24 | 一种多段自适应膨胀锚杆回收方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113605948B (zh) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1164007A (en) * | 1967-01-30 | 1969-09-10 | William Ellis Worley | Bolts |
CN2229515Y (zh) * | 1994-08-31 | 1996-06-19 | 王永胜 | 杆体可回收的端锚式锚杆 |
CN1391012A (zh) * | 2001-06-11 | 2003-01-15 | 株式会社地盘试验所 | 机械锚固件 |
KR20090116022A (ko) * | 2008-05-06 | 2009-11-11 | 한미기초개발주식회사 | 가압 그라우팅을 위한 재사용 패커 |
CN202381109U (zh) * | 2010-07-19 | 2012-08-15 | 伊利诺斯工具制品有限公司 | 自钻岩栓 |
CN108980464A (zh) * | 2018-08-15 | 2018-12-11 | 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 | 固井高压管线固定地锚 |
CN109236338A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-01-18 | 石家庄铁道大学 | 注浆型自膨胀锚杆结构 |
CN110552348A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-12-10 | 刘晓理 | 预收式全工况伞状扩体装置及其使用方法 |
CN209798745U (zh) * | 2018-12-24 | 2019-12-17 | 山东科技大学 | 一种预应力可调节式锚索 |
CN211397620U (zh) * | 2019-09-04 | 2020-09-01 | 谢时雳 | 可回收胀缩式锚杆 |
CN212507518U (zh) * | 2020-05-28 | 2021-02-09 | 孙海波 | 一种建筑工程施工用安全防护装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3758804A4 (en) * | 2018-03-02 | 2021-12-01 | O2 Industries Inc. | FACE MASK AND METHOD OF CONFORMING A FACE MASK TO A FACE |
-
2021
- 2021-06-24 CN CN202110707008.1A patent/CN113605948B/zh active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1164007A (en) * | 1967-01-30 | 1969-09-10 | William Ellis Worley | Bolts |
CN2229515Y (zh) * | 1994-08-31 | 1996-06-19 | 王永胜 | 杆体可回收的端锚式锚杆 |
CN1391012A (zh) * | 2001-06-11 | 2003-01-15 | 株式会社地盘试验所 | 机械锚固件 |
KR20090116022A (ko) * | 2008-05-06 | 2009-11-11 | 한미기초개발주식회사 | 가압 그라우팅을 위한 재사용 패커 |
CN202381109U (zh) * | 2010-07-19 | 2012-08-15 | 伊利诺斯工具制品有限公司 | 自钻岩栓 |
CN108980464A (zh) * | 2018-08-15 | 2018-12-11 | 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 | 固井高压管线固定地锚 |
CN109236338A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-01-18 | 石家庄铁道大学 | 注浆型自膨胀锚杆结构 |
CN209798745U (zh) * | 2018-12-24 | 2019-12-17 | 山东科技大学 | 一种预应力可调节式锚索 |
CN110552348A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-12-10 | 刘晓理 | 预收式全工况伞状扩体装置及其使用方法 |
CN211397620U (zh) * | 2019-09-04 | 2020-09-01 | 谢时雳 | 可回收胀缩式锚杆 |
CN212507518U (zh) * | 2020-05-28 | 2021-02-09 | 孙海波 | 一种建筑工程施工用安全防护装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
充气膨胀控制锚杆的研制与试验;杨学祥;焦园发;杨语驿;岩土力学;第41卷(第03期);869-875 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113605948A (zh) | 2021-11-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107237646A (zh) | 大变形恒阻支护注浆锚杆、锚索及巷道定量支护方法 | |
CN103352581B (zh) | 采用内部预应力钢筋锚杆加固烧结粘土砖砌体结构的方法 | |
CN111764940B (zh) | 一种软弱围岩隧道双层初期支护结构及其施工方法 | |
CN107083772A (zh) | 一种内阻型金属抗剪让压锚索装置 | |
CN104763454A (zh) | 内置式全长防腐锚杆 | |
CN103352582B (zh) | 内部预应力钢筋锚杆加固混凝土空心砌块砌体结构的方法 | |
CN113605948B (zh) | 一种多段自适应膨胀锚杆回收方法 | |
CN106939601B (zh) | 一种液压膨胀回收式挤土锚杆 | |
CN206800389U (zh) | 一种内嵌式金属抗剪让压锚索装置 | |
CN113668521B (zh) | 一种可回收多段自适应膨胀锚杆 | |
CN109083144A (zh) | 一种耗能抗震预应力锚索 | |
CN103806446B (zh) | 一种内撑扩张型锚杆 | |
CN108386217A (zh) | 一种加固软弱岩体的自动分级扩头抗拔锚杆及其使用方法 | |
CN113605384B (zh) | 一种多段自适应膨胀锚杆施工方法 | |
CN215213557U (zh) | 一种可回收重复利用的多段自适应膨胀锚杆 | |
CN209855832U (zh) | 一种自旋锚注管 | |
CN204572031U (zh) | 自适应耐蚀锚杆 | |
CN203394092U (zh) | 一种采用内部预应力加固的混凝土空心砌块砌体结构 | |
CN203821388U (zh) | 内撑扩张型锚杆 | |
CN113639908B (zh) | 一种多段自适应膨胀锚杆受力检测方法 | |
CN107460870B (zh) | 一种近海滩涂水文观测站用桩杆 | |
CN204738827U (zh) | 可回收端锚式锚杆装置 | |
CN206128107U (zh) | 一种锚栓组件 | |
CN213476969U (zh) | 一种自锁式抗浮锚杆 | |
CN210031793U (zh) | 可回收式锚固机构 |
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 |