CN204591323U - 大伸长耐蚀锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种大伸长耐蚀锚杆，包括拉伸杆和套管，所述拉伸杆内接于所述套管之中，所述套管设有细径部和粗径部，粗径部的直径大于细径部的直径，并且细径部和粗颈部之间通过锥面过渡；所述拉伸杆的底端设有帽台，并且在所述拉伸杆上套接有支撑座，所述支撑座的底部与所述帽台相接触，所述支撑座的顶部呈锥形台状并与所述套管的内壁配合。本实用新型所述的大伸长耐蚀锚杆，可以同时达到大的伸长量和大的抗力，可自适应外力变化，保持恒定伸长速度，耐环境腐蚀。

Description

大伸长耐蚀锚杆

技术领域

本实用新型是一种大伸长耐蚀锚杆，属于土木施工设备领域。

背景技术

锚杆支护具有适应性强、易于安装等特点，在矿山、隧道，坝体、土木建筑等工程技术中广为应用。可伸长锚杆可使锚杆和围岩在保证支护抗力的情况下有一定的变形,以释放围岩变形的破坏能量。这种锚杆按工作原理分为杆体可伸长和结构元件滑动可伸长两大类。前者是依靠锚杆材料的屈服强度和延伸率分别提供锚杆的支护阻力和延伸量，典型的是德国蒂森可伸长锚杆及前苏联研制的杆体弯曲伸长锚杆；后者是设计某些机械结构,当围岩变形传递给杆体,杆体内拉应力达到一定数值后,杆体可籍助于机械结构而滑动,杆体滑动的阻力和滑动量即为锚杆的工作阻力和延伸量，典型型式有结构摩擦滑动式、结构剪切滑动式和结构挤压滑动式。(候朝炯，可伸长锚杆原理及应用，东北煤炭技术，1995,5)。

赖应得等人在《几种可伸长锚杆(煤矿开采，1998年第3期)》中总结了可伸长锚杆的几种形式，包括杆体摩擦伸长式、孔口压缩式、杆体蛇形式和杆体伸长式可伸长锚杆等，但均未得到很好的推广应用。

随着矿产资源的开采深度不断延伸，巷道围岩体表现出明显的大变形、大地压、持续流变的软岩特性，对锚杆支护材料提出更高的要求：锚杆与围岩协调变形，允许围岩可控变形，发挥围岩的自支撑能力(张国卿.高强塑性TRIP钢锚杆的开发研究[J].煤矿机械,2013,34(11):43-45)。传统高强度锚杆的伸长率一般在15％左右，已经不能适应这种新的要求，因此需要使用大变形锚杆。

李铀等人在《一种适用于大变形支护的新型可伸长锚杆》(中南公路工程，2007，第2期)文中还介绍了管缝式、水胀式等结构的可伸长锚杆也能实现大变形支护。

专利CN201010196197.2提出了一种恒阻大变形锚杆，利用杆体上的螺纹与螺母间的摩擦力提供阻力，实现大的变形量。但是这种借助摩擦提供阻力的结构，不能充分发挥锚杆自身的强度，必须使杆体本身直径很大才能提供足够的锚杆力。专利CN201110187361.8提出了一种加固大变形岩体的恒阻吸能锚杆，锥形筒挤压可扩径圆筒使其内径扩大产生阻力。实际上，很难控制圆筒在扩径过程中不被破坏而导致锚杆失效。CN201110332484提出了一种剪切套管式让压锚杆，锚杆杆体表面焊接有一定数量及间距的剪切核，通过剪切核与套管小内径段的相互剪切作用实现变形让压能力。这样的话，套管需要具有相当高的强度。CN201210139092.2公开了一种高强恒阻大变形锚杆及其使用方法，杆体通过拉丝模时直径的减小提供阻力和伸长。理论上，杆体发生整体的塑形变形需要的拉力非常大，而且要求限制变形的部件(如拉丝模等)的强度非常高，将会使锚杆成本很高。

江利等人探讨了新型高强钢(TRIP钢和TWIP钢)用作锚杆的可能性(江利,沈寒领.新型超高强度锚杆材料的力学性能[J].矿山压力与顶板管理,1998,(4).：29-32)，这种钢具有优异的强塑性，但价格昂贵，推广应用尚需时日。

一旦外界拉力F超过锚杆的变形抗力P，锚杆即发生伸长变形，伸长速度V是由拉力F和变形抗力P两个力的合力所决定。一般变形抗力P是一定的，所以伸长速度V随拉力F变化而改变。在需要恒定速度伸长的场合，变形速度不随外力变化而变化，需要进行复杂的控制，通过改变变形抗力以适应外力的变化，如专利CN102953743A公开了一种智能控制增阻大变形锚杆及其应用方法，利用计算机程序控制变形阻力。

锚杆一般是在密闭潮湿、干湿交替、永久浸泡等复杂环境中工作。这些因素都可能造成金属锚杆的腐蚀，破坏锚杆材料的表面，导致断裂或降低承载能力。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种大伸长耐蚀锚杆，解决现有锚杆难以实现抗力和变形的理想匹配，不能同时获得大的变形量和足够的抗力(锚固力)，在外力变化时难以维持恒定的伸长速度，另外金属锚杆在工况条件下容易发生腐蚀导致失效的问题。

本实用新型的目的通过以下技术方案来具体实现：

大伸长耐蚀锚杆，包括拉伸杆和套管，所述拉伸杆内接于所述套管之中，所述套管设有细径部和粗径部，粗径部的直径大于细径部的直径，并且细径部和粗颈部之间通过锥面过渡；所述拉伸杆的底端设有帽台，并且在所述拉伸杆上套接有支撑座，所述支撑座的底部与所述帽台相接触，所述支撑座的顶部呈锥形台状并与所述套管的内壁配合。

进一步的，所述支撑座的底部呈圆柱形，并且圆柱形的外壁与所述套管的粗颈部的内壁配合。

更进一步的，所述拉伸杆的直径小于所述套管的细径部的内径。

进一步优选的，在所述支撑座的锥形台的表面开有多个围绕所述拉伸杆均匀分布的导向槽，并且每个所述导向槽相对于所述拉伸杆的轴心倾斜布置；在每个所述导向槽中设有一个硬质球体。

进一步优选的，所述支撑座的底部设有换向拉杆，所述换向拉杆的底端为圆形，换向拉杆的顶端通过硬质球体育所述套管的内壁接触。

更进一步的，在所述换向拉杆的顶端设有支点槽，所述硬质球体安装在所述支点槽中。

进一步的，所述硬质球体位于所述支撑座的锥形台的下底边缘。

所述拉伸杆的表面采用塑性材料制造，芯杆采用硬质材料制造。

拉伸杆是软硬结合的结构，即由芯部到表面由两层构成，芯部是高强度的材料，而表层为高塑性的软质材料，受到挤压力时容易发生塑性变形。软质层可以是各种形状的的凸起，也可以不需要凸起。非变形体为高强度材料，根据工作条件选择高强钢等；支撑套、游动块和杠杆为硬质材料，在工作时不发生塑性变形和断裂。

表层耐蚀处理：在热处理炉内进行处理，通入压力0.01-1MPa的水蒸汽或者氨气，在400-600℃温度下保温0.1-2小时。

表层软化耐蚀处理方法：在热处理炉内进行处理，通入水蒸汽和氢气的混合气，水蒸气压力0.01-1MPa，氢气压力0.01-1MPa。在400-900℃温度下保温1-10小时后停止供氢，在400-600℃温度下保温0.1-2小时。

本实用新型所述的大伸长耐蚀锚杆，可以同时达到大的伸长量和大的抗力，可自适应外力变化，保持恒定伸长速度，耐环境腐蚀。

在使用的过程中，套管仅发生变形体的局部塑性变形，比摩擦式锚杆的阻力大，但比拉伸杆体全部发生塑性变形更容易实现；同时具备大变形和大抗力，并且能够根据需要进行调整，自适应外力的变化而保持匀速伸长；耐环境腐蚀下具有更长的服役寿命；结构简单、成本低廉。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型实施例一所述大伸长耐蚀锚杆的结构图。

图2是图1中截面示意图。

图3是本实用新型实施例二所述大伸长耐蚀锚杆的结构图。

图4是本实用新型实施例三所述大伸长耐蚀锚杆的结构图。

图5是本实用新型实施例四所述大伸长耐蚀锚杆的结构图。

具体实施方式

如图1-2所示，本实用新型实施例一所述大伸长耐蚀锚杆，包括拉伸杆1和套管2，所述拉伸杆1内接于所述套管2之中，所述套管2设有细径部和粗径部，粗径部的直径大于细径部的直径，并且细径部和粗颈部之间通过锥面过渡；所述拉伸杆1的底端设有帽台，并且在所述拉伸杆1上套接有支撑座3，所述支撑座3的底部与所述帽台相接触，所述支撑座3的顶部呈锥形台状并与所述套管的内壁配合。

进一步的，所述支撑座3的底部呈圆柱形，并且圆柱形的外壁与所述套管的粗颈部的内壁配合。

更进一步的，所述拉伸杆的直径小于所述套管的细径部的内径。

如图3所示，本实用新型实施例二所述大伸长耐蚀锚杆，在所述支撑座3的锥形台的表面开有多个围绕所述拉伸杆均匀分布的导向槽31，并且每个所述导向槽31相对于所述拉伸杆的轴心倾斜布置；在每个所述导向槽31中设有一个硬质球体4。

如图4所示，本实用新型实施例三所述大伸长耐蚀锚杆，所述支撑座3的底部设有换向拉杆61，所述换向拉杆61的底端为圆形，换向拉杆的顶端通过硬质球体育所述套管的内壁接触。

如图5所示，本实用新型实施例四所述大伸长耐蚀锚杆，在所述换向拉杆的顶端设有支点槽62，所述硬质球体4安装在所述支点槽中。

进一步的，所述硬质球体位于所述支撑座的锥形台的下底边缘。

所述拉伸杆采用软硬结合的结构，即由芯部到表面由两层构成，芯部是高强度的材料，而表层为高塑性的软质材料，受到挤压力时容易发生塑性变形。软质层可以是各种形状的的凸起，也可以不需要凸起。非变形件为高强度材料，根据工作条件选择高强钢等；支撑套、游动块和杠杆为硬质材料，在工作时不发生塑性变形和断裂。表面采用塑性材料制造，芯杆采用硬质材料制造。

表层耐蚀处理：在热处理炉内进行处理，通入压力0.01-1MPa的水蒸汽或者氨气，在400-600℃温度下保温0.1-2小时。

表层软化耐蚀处理方法：在热处理炉内进行处理，通入水蒸汽和氢气的混合气，水蒸气压力0.01-1MPa，氢气压力0.01-1MPa。在400-900℃温度下保温1-10小时后停止供氢，在400-600℃温度下保温0.1-2小时。

本实用新型所述的大伸长耐蚀锚杆，可以同时达到大的伸长量和大的抗力，可自适应外力变化，保持恒定伸长速度，耐环境腐蚀。

在使用的过程中，套管仅发生变形体的局部塑性变形，比摩擦式锚杆的阻力大，但比拉伸杆体全部发生塑性变形更容易实现；同时具备大变形和大抗力，并且能够根据需要进行调整，自适应外力的变化而保持匀速伸长；耐环境腐蚀下具有更长的服役寿命；结构简单、成本低廉。

Claims (7)

1.大伸长耐蚀锚杆，包括拉伸杆和套管，其特征在于，所述拉伸杆内接于所述套管之中，所述套管设有细径部和粗径部，粗径部的直径大于细径部的直径，并且细径部和粗颈部之间通过锥面过渡；所述拉伸杆的底端设有帽台，并且在所述拉伸杆上套接有支撑座，所述支撑座的底部与所述帽台相接触，所述支撑座的顶部呈锥形台状并与所述套管的内壁配合。

2.如权利要求1所述的大伸长耐蚀锚杆，其特征在于，所述支撑座的底部呈圆柱形，并且圆柱形的外壁与所述套管的粗颈部的内壁配合。

3.如权利要求1所述的大伸长耐蚀锚杆，其特征在于，所述拉伸杆的直径小于所述套管的细径部的内径。

4.如权利要求1所述的大伸长耐蚀锚杆，其特征在于，在所述支撑座的锥形台的表面开有多个围绕所述拉伸杆均匀分布的导向槽，并且每个所述导向槽相对于所述拉伸杆的轴心倾斜布置；在每个所述导向槽中设有一个硬质球体。

5.如权利要求1所述的大伸长耐蚀锚杆，其特征在于，所述支撑座的底部设有换向拉杆，所述换向拉杆的底端为圆形，换向拉杆的顶端通过硬质球体育所述套管的内壁接触。

6.如权利要求5所述的大伸长耐蚀锚杆，其特征在于，在所述换向拉杆的顶端设有支点槽，所述硬质球体安装在所述支点槽中。

7.如权利要求5或6所述的大伸长耐蚀锚杆，其特征在于，所述硬质球体位于所述支撑座的锥形台的下底边缘。