CN215292549U - 一种适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆，包括锚杆杆体，锚杆杆体的顶部螺纹连接有锥形端头；锚杆杆体上从上至下依次套设有第一垫片、第二垫片、第一金属套管、活塞、密封圈和弹性件，第一垫片的顶部与锥形端头的底部连接，第二垫片的底部与第一金属套管的顶部连接，第一金属套管上套设有第二金属套管，第二金属套管位于第一金属套管的下方，活塞的顶部与第一金属套管的底部相连接，且活塞和密封圈的外侧面均与第二金属套管的内侧面相抵触；锚杆杆体上套设有托板和第三垫片，且第三垫片与第二金属套管底部连接，托板的顶部与垫片的底部连接。本实用新型能够避免出现锚杆杆体拉断失效、丧失锚固能力的问题。

Description

一种适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆

技术领域

本实用新型属于岩土工程锚固领域，具体涉及一种适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆。

背景技术

锚杆是一种受拉结构体系，将其埋设地层中，利用其头部、杆体的特殊结构或作用，形成悬吊效果、组合梁效果及补强效果等，通过利用围岩的自承能力，提高岩体的整体性和稳定性。

在岩土锚固领域，锚杆支护技术已经广泛应用，并积累了大量工程实践经验，各方面技术应用已经趋向成熟。但基于川藏铁路的地质施工要求，由于地质情况复杂，对软岩的大变形及高地应力硬岩的冲击荷载控制难度较高，在软弱围岩和高地应力硬岩的施工过程中，由于围岩大变形的发生以及硬岩岩爆地质，如果直接采用刚性支护，有可能会造成锚杆杆体拉断失效，从而丧失锚固能力；因此，有必要设计一种可以吸收软岩变形产生的变形能和高应力硬岩地质岩爆发生时产生的动能的新型吸能锚杆。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆，包括锚杆杆体，锚杆杆体的顶部螺纹连接有锥形端头；

锚杆杆体上从上至下依次套设有第一垫片、第二垫片、第一金属套管、活塞、密封圈和弹性件，第一垫片的顶部与锥形端头的底部连接，第二垫片的底部与第一金属套管的顶部连接，第一金属套管上套设有第二金属套管，第二金属套管位于第一金属套管的下方，锚杆杆体的底部穿出第二金属套管并延伸至第二金属套管的外侧，活塞的顶部与第一金属套管的底部相连接，且活塞和密封圈的外侧面均与第二金属套管的内侧面相抵触，弹性件位于第二金属套管内；锚杆杆体上套设有托板和第三垫片，且第三垫片与第二金属套管底部连接，托板的顶部与垫片的底部连接。

优选的，锚杆杆体上沿圆周方向均匀间隔设置有多个可伸缩定位销，可伸缩定位销位于活塞的顶部。

优选的，第一金属套管和第二金属套管上均开设有供可伸缩定位销通过的通孔。

优选的，当所述可伸缩定位销未受力时，可伸缩定位销穿过第一金属套管和第二金属套管，并伸出至第二金属套管的外侧。

优选的，第二金属套管内设置有液压腔，液压腔为锚杆杆体外侧、活塞底部与第二金属套管之间的区域。

优选的，液压腔内填充有液压油。

优选的，弹性件为恢复弹簧。

优选的，锥形端头的底部开设有连接端头，连接端头内设置有内螺纹，锚杆杆体的外侧设置有外螺纹，锚杆杆体通过外螺纹和内螺纹与锥形端头连接。

优选的，锚杆杆体上螺纹连接有限位螺母，托板和垫片通过限位螺母固定。

优选的，锚杆杆体的底部设置有转动部，且所述锚杆杆体与转动部为一体成型。

优选的，第一金属套管的外径小于第二金属套管的内径。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：

本实用新型提供的适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆，结构设计新颖，而且简单实用，通过活塞、液压腔及弹性件的设计能够将软岩变形产生的变形能和高应力硬岩地质岩爆发生时产生的动能转换成弹簧的变形能，进而能够避免出现锚杆杆体拉断失效、丧失锚固能力的问题，而且本实用新型中锚杆杆体通过螺纹端头与锥形端头可拆卸连的设计，可实现锚杆杆体的回收利用，节省了成本；此外，本实用新型通过可伸缩定位销的设计，能够对弹性件进行防护，避免弹性件在回弹过程中，过度回弹，发生疲劳断裂的问题；同时通过测量活塞的轴向位移或弹性件产生的弹力，进而能够测定软岩大变形产生的应力变化以及高应力地质岩爆现象发生时，产生的动荷载；进而可以观测软岩大变形地质或高应力地质岩爆现象发生时的围岩稳定性的变化，具有很大的实用价值。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中可伸缩定位销未受力状态下与第一金属套管和第二金属套管的连接结构示意图；

图3为本实用新型实施例中可伸缩定位销在受力状态下与第一金属套管和第二金属套管的连接结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆的仰视图；

图中：1-锥形端头、2-内螺纹、3-连接端头、4-第一垫片、5-第二垫片、6- 锚杆杆体、7-第一金属套管、8-可伸缩定位销、9-第二金属套管、10-活塞、11- 液压腔、12-弹性件、13-托板、14-第三垫片、15-限位螺母、16-转动部、17-密封圈。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1至图4所示，本实用新型实施例提供的适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆，包括锚杆杆体6，锚杆杆体6的顶部螺纹连接有锥形端头1；

锚杆杆体6上从上至下依次套设有第一垫片4、第二垫片5、第一金属套管7、活塞10、密封圈17和弹性件12，第一垫片4的顶部与锥形端头1的底部连接，第二垫片5的底部与第一金属套管7的顶部连接，第一金属套管7上套设有第二金属套管9，第二金属套管9位于第一金属套管7的下方，锚杆杆体6的底部穿出第二金属套管9并延伸至第二金属套管9的外侧，活塞10的顶部与第一金属套管7的底部相连接，且活塞10和密封圈17的外侧面均与第二金属套管9的内侧面相抵触，弹性件12位于第二金属套管9内；弹性件12为恢复弹簧，锚杆杆体6上套设有托板13和第三垫片14，且第三垫片14与第二金属套管9底部连接，托板13的顶部与第三垫片14的底部连接。第一垫片4、第二垫片5和第三垫片 14的作用为密封，防止沙尘之类的污染物进入锚杆内，影响锚杆的性能。

锚杆杆体6上沿圆周方向均匀间隔设置有多个可伸缩定位销8，可伸缩定位销8位于活塞10的顶部。

第一金属套管7和第二金属套管9上均开设有供可伸缩定位销8通过的通孔。

当所述可伸缩定位销8未受力时，可伸缩定位销8穿过第一金属套管7和第二金属套管9，并伸出至第二金属套管9的外侧。

第二金属套管9内设置有液压腔11，液压腔11为锚杆杆体6外侧、活塞10 底部与密封圈17之间的区域，所述液压腔内填充有液压油。液压油的设计能够起到作用应力分布均匀，保护弹簧，避免弹簧在动荷载作用下，发生迅速脆性断裂的问题。

锥形端头1的底部开设有连接端头3，连接端头3内设置有内螺纹2，锚杆杆体6的外侧设置有外螺纹，锚杆杆体6通过外螺纹和内螺纹2与锥形端头1连接。

锚杆杆体6上螺纹连接有限位螺母15，托板13和第三垫片14通过限位螺母 15固定。

锚杆杆体6的底部设置有转动部16，且所述锚杆杆体6与转动部16为一体成型。

第一金属套管7的外径小于第二金属套管9的内径。这样的设计能够保证第二金属套管9刚好套在第一金属套管7的外侧，且不易于移位。

本实用新型实施例提供的吸能锚杆在使用时，通过钻孔机预先钻好锚杆孔，首先将树脂药卷埋设入岩体中，再埋入吸能锚杆，使锚杆杆体的大部分都进入岩体中；旋转锚杆杆体，使锥形端头刺破树脂药卷，并充分混合树脂注浆体；接着将第三垫片和托板套设在锚杆杆体上，贴着岩体外侧，然后通过限位螺母对托板和第三垫片进行固定，完成吸能锚杆的安装，当吸能锚杆受到软岩变形产生的变形能或高应力硬岩地质岩爆发生时产生的动能时，压缩可伸缩定位销进入到第二金属套管内，同时锥形端头受力推动第二垫片，第二垫片推动第一金属套管向下移动，进而推动活塞，压缩液压油，进而压缩弹簧，使得吸能锚杆受到的外力转换成弹簧的变形能，进而能够避免出现锚杆杆体拉断失效、丧失锚固能力的问题，外力消失后，弹簧恢复，推动液压油，使得活塞上移，进而使得第一金属套管和可伸缩定位销上移，待移位到第二金属套管通孔处时，可伸缩定位销穿过通孔至第二金属套管的外侧进行限位，能够避免弹性件在回弹过程中，过度回弹，发生疲劳断裂的问题，吸能锚杆回收时，先拆除托板和限位螺母，使用机械装置转动转动部，使其锚杆杆体与锥形锚杆端头分离，锥形锚杆端头留在岩体中，只回收锚杆杆体，完成锚杆的回收。

综上所述，本实用新型提供的适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆，结构设计新颖，而且简单实用，通过活塞、液压腔及弹性件的设计能够将软岩变形产生的变形能和高应力硬岩地质岩爆发生时产生的动能转换成弹簧的变形能，进而能够避免出现锚杆杆体拉断失效、丧失锚固能力的问题，而且本实用新型中锚杆杆体通过螺纹端头与锥形端头可拆卸连的设计，可实现锚杆杆体的回收利用，节省了成本；此外，本实用新型通过可伸缩定位销的设计，能够对弹性件进行防护，避免弹性件在回弹过程中，过度回弹，发生疲劳断裂的问题；同时通过测量活塞的轴向位移或弹性件产生的弹力，进而能够测定软岩大变形产生的应力变化以及高应力地质岩爆现象发生时，产生的动荷载；进而可以观测软岩大变形地质或高应力地质岩爆现象发生时的围岩稳定性的变化，具有很大的实用价值。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆，其特征在于，包括锚杆杆体(6)，所述锚杆杆体(6)的顶部螺纹连接有锥形端头(1)；

所述锚杆杆体(6)上从上至下依次套设有第一垫片(4)、第二垫片(5)、第一金属套管(7)、活塞(10)、密封圈(17)和弹性件(12)，所述第一垫片(4)的顶部与锥形端头(1)的底部连接，所述第二垫片(5)的底部与第一金属套管(7)的顶部连接，所述第一金属套管(7)上套设有第二金属套管(9)，所述第二金属套管(9)位于第一金属套管(7)的下方，所述锚杆杆体(6)的底部穿出所述第二金属套管(9)并延伸至所述第二金属套管(9)的外侧，所述活塞(10)的顶部与所述第一金属套管(7)的底部相连接，且所述活塞(10)和密封圈(17)的外侧面均与所述第二金属套管(9)的内侧面相抵触，所述弹性件(12)位于第二金属套管(9)内，所述锚杆杆体(6)上套设有托板(13)和第三垫片(14)，且所述第三垫片(14)与第二金属套管(9)底部连接，所述托板(13)的顶部与第三垫片(14)的底部连接。

2.如权利要求1所述的适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆，其特征在于，所述锚杆杆体(6)上沿圆周方向均匀间隔设置有多个可伸缩定位销(8)，所述可伸缩定位销(8)位于活塞(10)的顶部。

3.如权利要求2所述的适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆，其特征在于，所述第一金属套管(7)和第二金属套管(9)上均开设有供可伸缩定位销(8)通过的通孔。

4.如权利要求3所述的适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆，其特征在于，当所述可伸缩定位销(8)未受力时，所述可伸缩定位销(8)穿过第一金属套管(7)和第二金属套管(9)，并伸出至所述第二金属套管(9)的外侧。

5.如权利要求1所述的适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆，其特征在于，所述第二金属套管(9)内设置有液压腔(11)，所述液压腔(11)为锚杆杆体(6)外侧、活塞(10)底部与密封圈(17)之间的区域，所述液压腔内填充有液压油。

6.如权利要求1所述的适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆，其特征在于，所述弹性件(12)为恢复弹簧。

7.如权利要求1所述的适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆，其特征在于，所述锥形端头(1)的底部开设有连接端头(3)，连接端头(3)内设置有内螺纹(2)，锚杆杆体(6)的外侧设置有外螺纹，锚杆杆体(6)通过外螺纹和内螺纹(2)与锥形端头(1)连接。

8.如权利要求1所述的适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆，其特征在于，所述锚杆杆体(6)上螺纹连接有限位螺母(15)，托板(13)和第三垫片(14)通过限位螺母(15)固定。

9.如权利要求1所述的适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆，其特征在于，所述锚杆杆体(6)的底部设置有转动部(16)，且所述锚杆杆体(6)与转动部(16)为一体成型。

10.如权利要求1所述的适用于软岩大变形及高应力地质隧道的吸能锚杆，其特征在于，所述第一金属套管(7)的外径小于第二金属套管(9)的内径。

Images