CN217761051U - 一种高阻尼橡胶新型吸能锚杆装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种高阻尼橡胶新型吸能锚杆装置。所述高阻尼橡胶新型吸能锚杆装置，包括锚杆、套筒、盖板和椎体螺母；所述的锚杆的螺纹端伸入套筒内，椎体螺母设置于锚杆的螺纹端，锚杆的螺纹端通过椎体螺母卡设于套筒内，套筒的另一端通过盖板密封，“T”型套筒与椎体螺母之间设置有高阻尼橡胶垫。本实用新型有效地起到吸收耗散围岩变形能、缓冲围岩突然变形、防治岩爆灾害的作用，能够尽可能的保障隧道支护环境安全，提升隧道围岩的稳定性。

Description

一种高阻尼橡胶新型吸能锚杆装置

技术领域

本实用新型涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种高阻尼橡胶新型吸能锚杆装置。

背景技术

随着人们对地下空间开发力度的不断加大，隧道工程建设面临更严峻的挑战，比如高地应力下的岩爆问题。岩爆是在坚硬完整或较完整的高地应力地区开挖隧道过程中发生的，其是岩石被挤压到弹性极限，岩体内积聚的能量突然释放所造成的岩石破坏现象，其实质是岩石脆性破坏。

岩爆是高地应力的产物，其是具有大量弹性应变能储备的硬质脆性岩体，由于洞室开挖，径向约束卸除，环向应力骤然增加，能量进一步集中，在集中应力作用下，产生突发性脆性破坏，造成岩片(块)脱离母体，猛然向临空方向抛弹射，经历快速“劈裂一剪折一弹射”的渐进破坏过程。危害巨大，严重影响施工人员生命安全。因此对于高地应力下的岩爆问题，应尽快做好提前做好防治措施，防止岩爆灾害的发生或者减弱岩爆的危害。

对于隧道工程的围岩支护加固，锚喷-衬砌组合支护方式相对较为普遍，其中锚杆作为加固围岩的主要构件。锚杆受力一旦达到载荷极限，杆体就会断裂从而失去支护加固作用，进而会导致围岩失稳破坏。且岩爆是变形能的突然释放引起围岩突然弹射大变形，一般的锚杆无法满足加固要求。隧道围岩一般的加固原则是隧道开挖后，允许围岩变形，但是只能进行有限的变形。

为了能最大限度地防止岩爆的发生，保持隧道的稳定，众多专家、学者、工程人员作了很多的努力工作和尝试。其中，在吸能锚杆方面，一味地提高杆体强度，且存在承载力不足、锚杆延伸量不足或可调范围小、结构复杂、造价高等问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型为解决现有吸能锚杆技术中的结构复杂、延伸量不足、成本过高等问题，提供一种高阻尼橡胶新型吸能锚杆装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种高阻尼橡胶新型吸能锚杆装置，其特征在于：包括锚杆、套筒、盖板和椎体螺母；所述的锚杆的螺纹端伸入套筒内，椎体螺母设置于锚杆的螺纹端，锚杆的螺纹端通过椎体螺母卡设于套筒内，套筒的另一端通过盖板密封。

进一步，“T”型套筒与椎体螺母之间设置有高阻尼橡胶垫。

进一步，套筒为三片钢板焊接成的“T”型。

进一步，锚杆的螺纹端伸入套筒的小径端。

进一步，高阻尼橡胶垫为筒状结构；

进一步，椎体螺母为外径小于套筒内径2-3mm。

进一步，高阻尼橡胶垫的材料为高分子聚合物材料。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和效果：

1、本实用新型结构在满足支护强度要求的同时，当临空面产生大变形时，高阻尼橡胶垫会产生压缩变形，从而间接增大了锚杆伸长量，吸收并耗散了围岩的变形能，进而保障支护环境安全。对隧道岩爆、煤矿冲击地压等突发灾害能够起到有效的缓冲和防治作用。

2、采用本实用新型结构，当围岩发生较大的冲击荷载时，吸能外锚端T形套筒的两级限位形态，最大程度最大面积的约束围岩变形，套筒向临空面滑动，高阻尼橡胶压缩并持续保持吸能状态，保证套筒缓慢移动，确保了锚杆的受力安全性的同时提高了围岩的稳定性。

3、本实用新型采用的高阻尼橡胶垫是一团不规则曲折状的大分子链段聚合物，利用大分子链段间的内摩擦力将外力功转变为热能散失，当材料再次受到外力作用时不会因为上一次分子链段间相对运动而大幅度降低材料的吸能能力，使得材料实现二次吸能利用。

附图说明

图1为本实用新型一种高阻尼橡胶新型吸能锚杆装置结构示意图。

图2为实用新型的爆炸图；

图3为套筒的剖面示意图；

图4为高阻尼橡胶垫的剖面示意图。

附图说明：1、锚杆；2、套筒；3、盖板；4、椎体螺母；5、高阻尼橡胶垫。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供的一种高阻尼橡胶新型吸能锚杆装置，如图1和2所示，包括锚杆1、套筒2、盖板3、椎体螺母4和高阻尼橡胶垫5。

上述锚杆1的螺纹端伸入套筒2的小径端内，椎体螺母4设置于锚杆1的螺纹端，锚杆1的螺纹端通过椎体螺母4卡设于套筒2内，套筒2的另一端通过盖板3密封，“T”型套筒2与椎体螺母4之间设置有高阻尼橡胶垫5，椎体螺母4为外径小于套筒2内径2-3mm。

上述套筒2为“T”型，由三片钢板焊接而成，底端带孔，锚杆1穿过孔，顶端通过盖板33实现密封。

套筒2与螺母4之间的高阻尼橡胶垫5为筒状，是一团不规则曲折状的高分子聚合物材料(是由橡胶、塑料和配合剂等配制大分子链段聚合物)，高阻尼橡胶可以保持吸能状态，既能利用大分子链段间的内摩擦力将冲击荷载转变为热能，又可以使套筒缓慢的变形，保持完整的传力区域，确保锚杆的安全性及高效性。

通过套筒2的滑动和对高阻尼橡胶垫5的挤压，该锚杆装置可以提供恒定的约束力和可变的伸长量，来适应围岩的变形或将深层次所产生的冲击荷载能量转化为套筒滑动挤压高阻尼橡胶的热能并散失，确保锚杆不在极限应力状态下瞬间失效，增大了锚杆的延伸率，有效的缓冲了围岩变形或冲击荷载产生的高能量，可以长时间稳定围岩，具有良好防治突变荷载的作用。

本实用新型工作原理：套筒固定在外锚固孔孔口附近围岩处，当围岩发生小变形时，在自由端的套筒2上产生拉力并作用到高阻尼橡胶垫5上，椎体螺母4与高阻尼橡胶垫5之间的挤压力和静摩擦力，以及高阻尼橡胶垫5与套筒2之间的挤压力和静摩擦力，可以分担锚杆1的拉力达到支护效果。当围岩发生较大变形或支护结构深层发生岩爆等较大冲击荷载时，套筒2开始向自由端滑动，在套筒2滑动过程中，高阻尼橡胶垫5受压并一直保持吸能状态，保证套筒缓慢的滑动，缓冲围岩变形并泄压，确保锚杆1的安全性及高效性。

下面通过一个具体实施例进行详细说明。

本实施例提供一种高阻尼橡胶新型吸能锚杆装置，按照以下步骤实施：

步骤1：打锚固孔，具体过程为：

步骤1.1：采用机械钻孔的方式，在支护设计孔位打孔，并在外锚头段进行扩孔；

步骤1.2：检查成孔情况，将锚固孔内异常凸起的碎石尖角二次击碎，以防止后续使用过程中产生局部应力集中；

步骤1.3：清理洞内杂物，岩石碎屑，避免后续产生应力集中，或降低锚杆与岩体之间的摩擦力，减弱支护效果。

步骤2：锚杆安装，具体过程是：

步骤2.1：安装树脂锚固剂，将树脂锚固剂送入锚杆孔中，用锚杆将锚固剂缓慢推入眼底。

步骤2.2：搅拌树脂锚固剂，将钻机与锚杆相连，开动钻机，边搅拌边将锚杆推入孔底，继续搅拌。

步骤3：套筒安装

步骤3.1：将套筒2穿入锚杆1，并压紧；

步骤3.2：将高阻尼橡胶垫5穿入套筒2内的锚杆1端头；

步骤3.3：紧固椎体螺母4在锚杆端头，使其达到安装设计要求；

步骤3.4：安装外盖板，对套筒2进行密封。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种高阻尼橡胶新型吸能锚杆装置，其特征在于：包括锚杆（1）、套筒（2）、盖板（3）和椎体螺母（4）；所述的锚杆（1）的螺纹端伸入套筒（2）内，椎体螺母（4）设置于锚杆（1）的螺纹端，锚杆（1）的螺纹端通过椎体螺母（4）卡设于套筒（2）内，套筒（2）的另一端通过盖板（3）密封；

所述的“T”型套筒（2）与椎体螺母（4）之间设置有高阻尼橡胶垫（5）。

2.根据权利要求1所述的一种高阻尼橡胶新型吸能锚杆装置，其特征在于：所述的套筒（2）为三片钢板焊接成的“T”型。

3.根据权利要求1或2所述的一种高阻尼橡胶新型吸能锚杆装置，其特征在于：所述的锚杆（1）的螺纹端伸入套筒（2）的小径端。

4.根据权利要求3所述的一种高阻尼橡胶新型吸能锚杆装置，其特征在于：所述的高阻尼橡胶垫（5）为筒状结构。

5.根据权利要求4所述的一种高阻尼橡胶新型吸能锚杆装置，其特征在于：所述的椎体螺母（4）为外径小于套筒（2）内径2-3mm。

6.根据权利要求5所述的一种高阻尼橡胶新型吸能锚杆装置，其特征在于：所述的高阻尼橡胶垫（5）的材料为高分子聚合物材料。

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