CN114483135A - 一种分段双向大变形锚杆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分段双向大变形锚杆，包括依次连接的孔外段锚固部分、孔口段锚杆、至少一根孔中段锚杆、和孔底段锚杆；所述孔口段、孔中段和孔底段锚杆头端均内置于恒阻器中并紧固；锚杆尾端螺纹连接有连接链条，连接链条进一步连接到下一结构单元；所述连接链条为扣环连接，以实现锚杆垂直方向大变形。本发明将锚杆分为多节，且每节均设置恒阻器，通过不同部位恒阻器的滑移实现不同部位锚杆的大变形以便与围岩的不均匀位移场相协调，此外，通过连接链条将每节锚杆连接，实现锚杆沿切向的转动，适应围岩的剪切大变形，防止锚杆发生剪切断裂。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程支护技术领域，涉及一种隧道或边坡用加固设备，尤其涉及一种分段双向大变形锚杆。
背景技术
在隧道围岩或边坡岩体变形控制中，锚杆是常用的加固方法，它能够有效提高加固区围岩体的抗拉强度和抗剪强度，抑制围岩的变形。然而，随着隧道埋深的增大和高陡边坡的日益增多，低围岩强度和高地应力量值的突出矛盾使得隧道围岩易产生大变形灾害，或高陡边坡易产生倾覆滑移大变形破坏。传统锚杆由于其延伸率低、屈服强度小，易发生屈服现象，进而使得整根锚杆破断失效。
为适应围岩的大变形，出现了诸多可实现大变形的锚杆。然而现有的大变形锚杆均仅在孔口段或孔底段设置一个恒阻单元，难以适应围岩的不均匀位移场，锚杆易在中段发生断裂失效。此外，现有的大变形锚杆仅考虑了轴向的大变形，未考虑围岩剪切错动对锚杆的剪切效应，使得其在围岩剪切变形方面适应性差，锚杆易发生剪切断裂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分段双向大变形锚杆，以解决现有大变形锚杆仅能在孔底或孔口产生轴向大变形，难以适应围岩的不均匀位移场，且无法适应围岩剪切大变形的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
一种分段双向大变形锚杆，包括依次连接的孔外段锚固部分、孔口段锚杆、至少一根孔中段锚杆、和孔底段锚杆；
所述孔口段、孔中段和孔底段锚杆头端均内置于恒阻器中并紧固；锚杆尾端螺纹连接有连接链条，连接链条进一步连接到下一结构单元；
所述连接链条为扣环连接，以实现锚杆垂直方向大变形。
进一步，所述孔外段锚固部分包括托盘和螺栓，螺栓穿出托盘，通过螺母紧固连接。
更进一步，所述孔外段锚固部分的螺栓连接到孔口段的恒阻器。孔外段螺栓外侧依次穿过螺母和托盘固定于围岩岩壁上、内侧旋转装入孔口段锚杆恒阻器的预留螺纹孔中以便与孔口段锚杆相连接。
进一步，所述锚杆为二段式结构，头端逐渐收缩并延展成平直杆；恒阻器内设置有匹配锚杆的腔室。
进一步，所述锚杆尾端螺纹连接到连接链条。
进一步，所述连接链条包括第一链节、第二链节和第三链节；所述第一链节和第三链节为吊环螺栓；第二链节为椭圆环；第二链节扣环连接第一链节和第三链节。
更进一步，所述第一链节和第三链节之间连接有多根加强筋。优选的，加强筋为钢条。优选的，加强筋的数量为三根，沿圆周均匀分布。
进一步，所述孔底段锚杆尾端为楔形以实现锚固。孔底段锚杆杆体端头呈楔形便于刺穿锚固剂。
进一步，所述孔底段锚杆杆体比孔口段锚杆体和孔中段锚杆体长以便于锚固剂的固结。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的分段双向大变形锚杆可根据围岩自身条件和赋存环境的不同，选择所需锚杆长度，并可以灵活增减孔中段锚杆的节数，以增大或缩短锚杆的整体长度，从而适应不同的围岩环境，尤其适用于高陡边坡的剪切滑移大变形控制。
(2)本发明提供的分段双向大变形锚杆可同时实现轴向和切向双向位移大变形；当不同部位的岩体发生大变形时，相应部分的恒阻器发生滑移，适应围岩位移场的不均匀性，防止锚杆在轴向不同部位发生拉断；当围岩发生剪切方向的大变形时，由连接链条发生转动，适应围岩的切向滑移大变形，防止锚杆发生剪切断裂。
附图说明
图1为本发明优选实施例的结构示意图。
图2为孔外螺栓示意图。
图3为孔口段锚杆或孔中段锚杆恒阻器示意图。
图4为孔底段锚杆恒阻器示意图。
图5为连接链条示意图。
图6为连接螺母示意图。
图7为径向变形后的锚杆示意图。
图8为切向变形后的锚杆示意图。
图标：1-孔外段螺栓；2-螺母；3-托盘；4-孔口段恒阻器；5-孔口段锚杆杆体；6-第一个连接螺母；7-第一链节；8-第二链节；9-钢条；10-第三链节；11-孔中段恒阻器；12-孔中段锚杆杆体；13-第二个连接螺母；14-孔中段的第一链节；15-孔中段的连接钢条；16-孔中段的第二链节；17-孔中段的第三链节；18-孔底段恒阻器；19-孔底段锚杆杆体；20-孔口段恒阻器的预留螺纹孔；21-孔口段锚杆杆体的预留螺纹；22-第一链节的预留螺纹；23-恒阻器的截止阀。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明的分段双向大变形锚杆的结构示意图，包括依次连接的孔外段锚固部分、孔口段锚杆、至少一根孔中段锚杆、和孔底段锚杆；所述孔口段、孔中段和孔底段锚杆头端均内置于恒阻器中并紧固；锚杆尾端螺纹连接有连接链条，连接链条进一步连接到下一结构单元；所述连接链条为扣环连接，以实现锚杆垂直方向大变形。
为了将锚杆固定于锚杆孔中，如图2所示，孔外段螺栓1两端均刻有螺纹，在孔外部分依次穿过螺母2和托盘3固定于围岩岩壁上，在孔内部分与孔口段锚杆5的孔口段恒阻器4的预留螺纹孔20相连，如图3所示，螺栓孔外部分螺纹需与螺母2的螺纹相匹配、孔内部分的螺栓螺纹需与预留螺纹孔20相匹配。
锚杆为两段式结构，头端逐渐收缩并延展成平直杆；恒阻器内设置有匹配锚杆的腔室。
孔口段锚杆杆体5一端装入孔口段恒阻器4中，另一端刻有螺纹21。孔口段恒阻器4右端设置有截止阀23，防止锚杆杆体5从孔口段恒阻器4中完全拔出，如图3所示。
孔中段锚杆杆体12一端装入孔中段恒阻器11中，另一端刻有螺纹。孔中段恒阻器11同样设置有截止阀。
孔底段锚杆杆体19一端装入恒阻器18中、另一端加工成楔形，便于刺穿锚固剂。孔底段锚杆杆体19长于孔口段锚杆体和孔中段锚杆体，以便于锚固剂的固结，如图4所示。
为了实现整根锚杆沿切向大变形，在孔口段锚杆杆体5和孔中段锚杆杆体12之间设置有连接链条，连接链条由第一链节7、第二链节8和第三链节10组成。第一链节7和第三链节10为吊环螺栓，第二链节8为椭圆环，并分别与第一链节7和第三链节10形成扣环连接。
为了使连接链条在轴向具有一定刚度从而便于整根锚杆装入锚杆孔中，连接链条的第一链节7和第三链节10还通过三根焊接的钢条9连接，如图5所示，钢条9两端分别焊接在第一链节7和第三链节10上，并跨过中间链节8，三根钢条两两间成120°布置。
为了实现第一链节7与孔口段锚杆杆体5相连，孔口段锚杆杆体5预留螺纹21，第一链节7螺纹钢杆体预留螺纹22，并分别与连接螺母6相连，预留螺纹21和22均需与螺母6的螺纹相匹配，如图6所示。
为了实现第三链节10与孔中段恒阻器11相连，恒阻器11预留螺纹孔，第三链节10的螺纹钢杆体需预留螺纹并旋转装入恒阻器11的预留螺纹孔中。
孔中段锚杆杆体12与孔底段恒阻器18通过连接螺母13和连接链条(14、16和17)相连。
连接链条14和17除通过椭圆环16连接外，还通过钢条15连接。
根据围岩自身条件和赋存环境的不同，所需锚杆长度不同，本发明提供的分段双向大变形锚杆的孔中段锚杆可添加多节，当不同部位的岩体发生大变形时，相应部分的恒阻器发生滑移，适应围岩位移场的不均匀性，防止锚杆在轴向不同部位发生拉断。
当围岩发生剪切方向的大变形时，由连接链条发生转动，适应围岩的切向滑移大变形，防止锚杆发生剪切断裂。
在整根锚杆组装前，螺栓1、螺母2和托盘3为独立部件；孔口段锚杆杆体5已装入至孔口段恒阻器4中共同构成一个独立部件，恒阻器4一端预留螺纹槽；孔中段锚杆12与它所对应的孔中段恒阻器11、孔底段锚杆19和它所对应的孔底段恒阻器18亦组装成为一个独立部件，恒阻器一端均预留有螺纹槽；连接螺母6为独立部件；第一链节7、第二链节8、第三链节10和钢条9组装成一个独立部件。
在整根锚杆刚安装入锚杆孔时，所有的恒阻器处于未滑移的初始状态。
在焊接钢条9时，第一链节7、第二链节8、第三链节10处于绷紧状态。
如图7和图8分别为锚杆发生轴向大变形和切向大变形后的示意图。
因此，本发明提供的分段双向大变形能够实现不同部位锚杆的轴向和切向双向大变形，且可根据需要添加或减少孔中段锚杆数目，适当增大或缩短锚杆的整体长度，尤其适用于高陡边坡的剪切滑移大变形控制。
由技术常识可知，本发明可以通过其他的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (9)
1.一种分段双向大变形锚杆，其特征在于，包括依次连接的孔外段锚固部分、孔口段锚杆、至少一根孔中段锚杆、和孔底段锚杆；
所述孔口段、孔中段和孔底段锚杆头端均内置于恒阻器中并紧固；锚杆尾端螺纹连接有连接链条，连接链条进一步连接到下一结构单元；
所述连接链条为扣环连接，以实现锚杆垂直方向大变形。
2.根据权利要求1所述的分段双向大变形锚杆，其特征在于，所述孔外段锚固部分包括托盘和螺栓，螺栓穿出托盘，通过螺母紧固连接。
3.根据权利要求2所述的分段双向大变形锚杆，其特征在于，所述孔外段锚固部分的螺栓连接到孔口段的恒阻器。
4.根据权利要求1所述的分段双向大变形锚杆，其特征在于，所述锚杆为二段式结构，头端逐渐收缩并延展成平直杆；恒阻器内设置有匹配锚杆的腔室。
5.根据权利要求1所述的分段双向大变形锚杆，其特征在于，所述锚杆尾端螺纹连接到连接链条。
6.根据权利要求1所述的分段双向大变形锚杆，其特征在于，所述连接链条包括第一链节、第二链节和第三链节；所述第一链节和第三链节为吊环螺栓；第二链节为椭圆环；第二链节扣环连接第一链节和第三链节。
7.根据权利要求6所述的分段双向大变形锚杆，其特征在于，所述第一链节和第三链节之间连接有多根加强筋。
8.根据权利要求1所述的分段双向大变形锚杆，其特征在于，所述孔底段锚杆尾端为楔形以实现锚固。
9.根据权利要求1所述的分段双向大变形锚杆，其特征在于，所述孔底段锚杆杆体比孔口段锚杆体和孔中段锚杆体长以便于锚固剂的固结。
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