CN208057139U - 一种拉压耦合变形锚杆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种拉压耦合变形锚杆，锚杆杆体包括自由段、连接段以及锚固段；连接段包括连成一体的第一腔体和第二腔体，自由段的后端与第一活塞连接，第一活塞设置在第一腔体内并能够在第一腔体内前后移动；锚固段的前端与第二活塞连接，第二活塞设置在第二腔体内并能够在第二腔体内前后移动。第一腔体内设有用于阻碍自由段向第一腔体内部移动的第一弹性体，第二腔体内设有用于阻碍锚固段向第二腔体外部移动的第二弹性体。或者第一腔体内设有用于阻碍自由段向第一腔体外部移动的第一弹性体，第二腔体内设有用于阻碍锚固段向第二腔体内部移动的第二弹性体。可以对复杂地质围岩进行拉压耦合支护，实用性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及锚杆技术领域，尤其涉及一种拉压耦合变形锚杆。
背景技术
目前，随着丝绸之路经济带的战略性发展建设，交通领域得到大力发展，交通工程的安全显得尤为重要。在公路隧道、铁路隧道与大型地下工程的修建中，会遇到各种复杂地质岩层。根据围岩的发展变化阶段，可分为前期和后期，围岩前期的应力由锚杆的预应力平衡；围岩后期的大变形由锚杆的变形缓冲，其中围岩后期根据锚杆所处的应力状态，可分为拉力型锚杆和压力型锚杆。这就要求锚杆前期要有较高的预应力，支护后期有大的变形能力。
现有的锚杆不具备上述全部功能，现有的大变形锚杆对拉压耦合方面的设计较少，在复杂的地质岩层中受到了很大的限制。
再者，传统的大变形锚杆很少提及锚杆的预应力，这对锚杆的本身强度有一定的损害。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种拉压耦合变形锚杆，解决了现有技术中对锚杆在拉压耦合方面的设计较少的问题，本实用新型可以对复杂地质围岩进行拉压耦合支护，使用效果更好，实用性高。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型提供了一种拉压耦合变形锚杆，包括锚杆杆体，锚杆杆体包括自由段、连接段以及锚固段；连接段包括连成一体的第一腔体和第二腔体，自由段的后端与第一活塞连接，第一活塞设置在第一腔体内，第一活塞能够在第一腔体内前后移动；锚固段的前端与第二活塞连接，第二活塞设置在第二腔体内，第二活塞能够在第二腔体内前后移动；
第一腔体内设有用于阻碍自由段向第一腔体内部移动的第一弹性体，第二腔体内设有用于阻碍锚固段向第二腔体外部移动的第二弹性体；
或者第一腔体内设有用于阻碍自由段向第一腔体外部移动的第一弹性体，第二腔体内设有用于阻碍锚固段向第二腔体内部移动的第二弹性体。
更进一步地，本实用新型的特点还在于：
第一弹性体和第二弹性体为弹簧或阻尼器。
当弹簧用于阻碍自由段向第一腔体内部移动时，弹簧设置在第一活塞的后端面与第一腔体的后侧内壁之间；
当阻尼器用于阻碍锚固段向第二腔体外部移动时，阻尼器套设在锚固段上，阻尼器的前端面与第二活塞的后端面接触，阻尼器的后端面与第二腔体的后侧内壁接触。
阻尼器的阻力大于施加于锚杆杆体上的预应力，小于锚杆拉断所受的力；
弹簧的形变力大于施加于锚杆杆体上的预应力，小于锚杆拉断所受的力。
锚固段上套设有托盘和预应力监测球；当锚杆深入围岩时，托盘贴在围岩壁上，预应力监测球设置在围岩壁外。
锚固段上还套设有螺母，螺母能够将预应力监测球紧固在托盘上。
预应力监测球与托盘之间、预应力监测球与螺母之间均设有垫圈；垫圈包括刚性垫圈和柔性垫圈，柔性垫圈设置在靠近预应力监测球的一侧。
自由段的前端连接有钻头。
自由段的外表面设有螺纹。
自由段的后端与第一活塞为一体连接，锚固段的前端与第二活塞为一体连接。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型提供了一种拉压耦合变形锚杆，通过在锚杆杆体上既设置可压缩段，又设置可拉伸段，在锚杆受力较大或围岩突发大变形时，拉压耦合段能够发挥其特有的让压功能，以适应围岩的变形，保证锚杆在整个支护期间不失效，实现了对复杂地质围岩进行拉压耦合支护。拉压耦合段被动保证了围岩的整体性，双重保护，岩层稳定性更强。本实用新型具有结构简单，安装方便，适用范围广，使用效果好，实用性高的优点。
进一步地，本实用新型通过在锚杆体上设置预应力监测球，从而保证当安装应力达到预应力设计值时，预应力监测球即发生变形，方便施工人员现场操作。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种拉压耦合变形锚杆的结构示意图；
图2是本实用新型提供的一种拉压耦合变形锚杆在工作变化中的结构示意图。
图中：1为钻头；2为自由段；3为连接段；4为锚固段；5为托盘；6为螺母；7为阻尼器；8为第一活塞；9为刚性垫圈；10为柔性垫圈；11为预应力监测球；12为弹簧；13为第二活塞。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
本实用新型提供了一种能够应用于复杂地质岩层的拉压耦合变形锚杆，包括锚杆杆体，锚杆杆体包括自由段2、连接段3以及锚固段4；连接段3包括连成一体的第一腔体和第二腔体，自由段2的后端与第一活塞8连接，第一活塞8设置在第一腔体内，第一活塞8能够在第一腔体内前后移动；锚固段4的前端与第二活塞13连接，第二活塞13设置在第二腔体内，第二活塞13能够在第二腔体内前后移动。
第一腔体内设有用于阻碍自由段2向第一腔体内部移动的第一弹性体，当锚杆处于压力作用下，实现了锚杆杆体可压缩。第二腔体内设有用于阻碍锚固段4向第二腔体外部移动的第二弹性体，当锚杆处于拉力作用下，实现了锚杆杆体可拉伸。
或者第一腔体内设有用于阻碍自由段2向第一腔体外部移动的第一弹性体，当锚杆处于拉力作用下，实现了锚杆杆体可拉伸。第二腔体内设有用于阻碍锚固段4向第二腔体内部移动的第二弹性体，当锚杆处于压力作用下，实现了锚杆杆体可压缩。
综上，本实用新型通过在锚杆杆体上既设置可压缩段，又设置可拉伸段。在锚杆受力较大或围岩突发大变形时，拉压耦合段能够发挥其特有的让压功能，以适应围岩的变形，保证锚杆在整个支护期间不失效，实现了对复杂地质围岩进行拉压耦合支护，使用效果更好，实用性高。
优选地，本实用新型的第一弹性体和第二弹性体为弹簧12或阻尼器7，弹簧12为高强压缩弹簧12。
示例地，图1、2为本实用新型的一种实施方式，此时弹簧12设置在第一活塞8的后端面与第一腔体的后侧内壁之间，弹簧12用于阻碍自由段2向第一腔体内部移动。同时，阻尼器7套设在锚固段4上，阻尼器7的前端面与第二活塞13的后端面接触，阻尼器7的后端面与第二腔体的后侧内壁接触，阻尼器7用于阻碍锚固段4向第二腔体外部移动。
作为本实用新型的另一种实施方式，弹簧12用于阻碍自由段2向第一腔体外部移动，此时弹簧12套设在自由段2上，弹簧12的前端面与第一腔体的前侧内壁接触，弹簧12的后端面与第一活塞8的前端面接触。同时，阻尼器7用于阻碍锚固段4向第二腔体内部移动，阻尼器7的前端面与第二腔体的前侧内壁接触，阻尼器7的后端面与第二活塞13的前端面接触。
作为本实用新型的另一种实施方式，阻尼器7用于阻碍自由段2向第一腔体内部移动，此时阻尼器7设置在第一活塞8的后端面与第一腔体的后侧内壁之间。弹簧12用于阻碍锚固段4向第二腔体外部移动，此时弹簧12套设在锚固段4上，弹簧12的前端面与第二活塞13的后端面接触，弹簧12的后端面与第二腔体的后侧内壁接触。
作为本实用新型的另一种实施方式，阻尼器7用于阻碍自由段2向第一腔体外部移动，此时阻尼器7套设在自由段2上，阻尼器7的前端面与第一腔体的前侧内壁接触，阻尼器7的后端面与第一活塞8的前端面接触。同时，弹簧12用于阻碍锚固段4向第二腔体内部移动，弹簧12的前端面与第二腔体的前侧内壁接触，弹簧12的后端面与第二活塞13的前端面接触。
需要说明的是，本实用新型中关于“前”、“后”、“内”、“外”此类指示方位或位置关系的描述均基于附图所示的方位与位置关系。
需要说明的是，本实用新型阻尼器7的阻力大于施加于锚杆杆体上的预应力，小于锚杆拉断所受的力；弹簧12的形变力大于施加于锚杆杆体上的预应力，小于锚杆拉断所受的力。
优选地，本实用新型的连接段3的中间为实心圆柱，两端为空心圆管。
优选地，自由段2的后部与第一腔体的内壁间隙配合。
优选地，锚固段4上套设有托盘5和预应力监测球11；当锚杆深入围岩时，托盘5贴在围岩壁上，预应力监测球11设置在围岩壁外。锚固段4上还套设有螺母6，螺母6能够将预应力监测球11紧固在托盘5上，并使得托盘5紧贴在围岩壁上。预应力监测球11与托盘5之间、预应力监测球11与螺母6之间均设有垫圈；垫圈包括刚性垫圈9和柔性垫圈10，柔性垫圈10设置在靠近预应力监测球11的一侧，两个垫圈的设计是便于螺母6紧固住预应力监测球11。
在这里，当安装应力达到预应力设计值时，预应力监测球11即发生变形，方便施工人员现场操作。
优选地，自由段2的前端连接有钻头1，钻头1便于锚杆整体旋转进入围岩内部。
为了增大锚杆与围岩的摩擦力，自由段2的外表面设有螺纹。
实施时，自由段2与第一活塞8可以为一体结构；具体的，自由段2与第一活塞8可以是一根不同半径的整体杆体。锚固段4与第二活塞13可以为一体结构；具体的，锚固段4与第二活塞13可以是一根不同半径的整体杆体。
Claims (10)
1.一种拉压耦合变形锚杆，其特征在于，包括锚杆杆体，锚杆杆体包括自由段(2)、连接段(3)以及锚固段(4)；连接段(3)包括连成一体的第一腔体和第二腔体，自由段(2)的后端与第一活塞(8)连接，第一活塞(8)设置在第一腔体内，第一活塞(8)能够在第一腔体内前后移动；锚固段(4)的前端与第二活塞(13)连接，第二活塞(13)设置在第二腔体内，第二活塞(13)能够在第二腔体内前后移动；
第一腔体内设有用于阻碍自由段(2)向第一腔体内部移动的第一弹性体，第二腔体内设有用于阻碍锚固段(4)向第二腔体外部移动的第二弹性体；
或者第一腔体内设有用于阻碍自由段(2)向第一腔体外部移动的第一弹性体，第二腔体内设有用于阻碍锚固段(4)向第二腔体内部移动的第二弹性体。
2.根据权利要求1所述的拉压耦合变形锚杆，其特征在于，第一弹性体和第二弹性体为弹簧(12)或阻尼器(7)。
3.根据权利要求2所述的拉压耦合变形锚杆，其特征在于，当弹簧(12)用于阻碍自由段(2)向第一腔体内部移动时，弹簧(12)设置在第一活塞(8)的后端面与第一腔体的后侧内壁之间；
当阻尼器(7)用于阻碍锚固段(4)向第二腔体外部移动时，阻尼器(7)套设在锚固段(4)上，阻尼器(7)的前端面与第二活塞(13)的后端面接触，阻尼器(7)的后端面与第二腔体的后侧内壁接触。
4.根据权利要求2所述的拉压耦合变形锚杆，其特征在于，阻尼器(7)的阻力大于施加于锚杆杆体上的预应力，小于锚杆拉断所受的力；
弹簧(12)的形变力大于施加于锚杆杆体上的预应力，小于锚杆拉断所受的力。
5.根据权利要求1所述的拉压耦合变形锚杆，其特征在于，锚固段(4)上套设有托盘(5)和预应力监测球(11)；当锚杆深入围岩时，托盘(5)贴在围岩壁上，预应力监测球(11)设置在围岩壁外。
6.根据权利要求5所述的拉压耦合变形锚杆，其特征在于，锚固段(4)上还套设有螺母(6)，螺母(6)能够将预应力监测球(11)紧固在托盘(5)上。
7.根据权利要求6所述的拉压耦合变形锚杆，其特征在于，预应力监测球(11)与托盘(5)之间、预应力监测球(11)与螺母(6)之间均设有垫圈；垫圈包括刚性垫圈(9)和柔性垫圈(10)，柔性垫圈(10)设置在靠近预应力监测球(11)的一侧。
8.根据权利要求1所述的拉压耦合变形锚杆，其特征在于，自由段(2)的前端连接有钻头(1)。
9.根据权利要求1所述的拉压耦合变形锚杆，其特征在于，自由段(2)的外表面设有螺纹。
10.根据权利要求1所述的拉压耦合变形锚杆，其特征在于，自由段(2)的后端与第一活塞(8)为一体连接，锚固段(4)的前端与第二活塞(13)为一体连接。
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