CN220687372U - 一种可调节出不同恒阻值的恒阻锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种可调节出不同恒阻值的恒阻锚杆，属于锚杆领域，包括恒阻套管，恒阻套管中设有恒阻体，恒阻体呈圆台形，恒阻体的小径端记为A端，恒阻体的大径端记为B端，恒阻体与恒阻套管的轴线重合，所述恒阻体的B端固定连接有螺纹柱，螺纹柱上螺纹连接有至少一个恒阻片；恒阻体与各个恒阻片组成的整体呈圆台形，恒阻片与恒阻套管的内壁抵接，恒阻体和各个恒组片上共同穿设有至少一个锚杆杆体，锚杆杆体的两端分别穿出恒阻套管的两端，锚杆杆体与恒阻体与恒阻片组成的整体固定连接。本锚杆可以通过不同数量的恒阻片，来产生不同的恒阻力，可以根据岩石区域的不同，现场调整合适的恒阻力值锚杆进行锚固，使用更加地灵活。

Description

一种可调节出不同恒阻值的恒阻锚杆

技术领域

本实用新型涉及锚杆领域，具体涉及一种可调节出不同恒阻值的恒阻锚杆。

背景技术

为了满足深部、露天矿高大边坡的高效及安全开采的需要，特别是为了满足高应力岩爆、冲击地压、滑坡以及软岩大变形等灾害的控制与预测的需求，现有技术开发了一种恒阻值的锚杆。

如：申请公布号CN111894643A公开了一种恒阻体与恒阻套管组件及NPR锚杆/索，其包括恒阻体、恒阻套管。当轴向外载荷(拉力)作用在恒阻套管的自由端，且拉力未超过NPR锚杆的恒阻力P0(P0等于锥体在套管内滑动的极限静摩擦力)时，锥体未发生滑移。当拉力超过NPR锚杆的恒阻力(也称恒阻值)P0时，恒阻套管将产生与锚固段相反方向的位移，此位移即是NPR锚杆的变形。其中，P0等于锥体在套管内滑动的极限静摩擦力，P0设计为对应的杆体材料屈服强度的80％～90％，或者对应的钢绞线破断力值的80％～90％，确保恒阻体在恒阻套管内滑移时，杆体不发生明显塑性变形或钢绞线不破断，从而保证NPR锚索/杆的可靠工作。恒阻套管的运动相当于锥体相对于套管内壁的滑移，当锥体在恒阻套管内滑移时，恒阻套管会产生径向膨胀变形，从而产生NPR(负泊松比)结构效应。

该现有技术虽然可以很好地产生NPR(负泊松比)结构效应，产生恒阻力。但是其恒阻体是预先制作好的，到施工现场再进行装配的。恒阻体沿恒阻套管的轴线方向的长度是不能改变的，这就使该恒阻体在恒阻套管中只能产生一个阻力值不变的恒阻力（即P0），既不可以增加恒阻力，也不可以减小恒阻力。操作者不能根据局部加固程度的要求，合理地改变锚杆的阻力，造成不能根据工程需要现场调节恒阻值大小，如：岩体容易出现大变形的区域，就需要增加恒阻力；其他区域就可以相应地减小恒阻力。

实用新型内容

本实用新型的一种可调节出不同恒阻值的恒阻锚杆，其为了解决如何设计恒阻力可以调节的锚杆的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型的一种可调节出不同恒阻值的恒阻锚杆，包括恒阻套管，恒阻套管中设有恒阻体，恒阻体呈圆台形，恒阻体的小径端记为A端，恒阻体的大径端记为B端，恒阻体与恒阻套管的轴线重合，所述恒阻体的B端固定连接有螺纹柱，螺纹柱上螺纹连接有至少一个恒阻片；恒阻体与各个恒阻片组成的整体呈圆台形，恒阻片与恒阻套管的内壁抵接，恒阻体和各个恒组片上共同穿设有至少一个锚杆杆体，锚杆杆体的两端分别穿出恒阻套管的两端，锚杆杆体与恒阻体与恒阻片组成的整体固定连接。

进一步地，所述恒阻体上设有多个通孔，通孔的轴线平行于恒阻体的轴线，通孔贯穿恒阻体；各个恒阻片上共同设有多个穿孔，穿孔与通孔一一对应设置，穿孔的轴线与通孔的轴线重合；锚杆杆体与通孔一一对应设置，锚杆杆体穿设在对应地穿孔和通孔中；锚杆杆体的两端分别螺纹连接有螺母，两个螺母分别与恒阻体的A端表壁，以及恒阻片远离恒阻体的B端一侧表壁抵接。

通过设置两个螺母，并利用两个螺母分别抵接在恒阻体的A端表壁，以及恒阻片远离恒阻体的B端一侧表壁，将锚杆杆体、恒阻体和恒阻片组成了一个整体，锚杆杆体与恒阻体和恒阻片同步移动。另外，螺母的存在，方便了锚杆杆体与恒阻体和恒阻片拆卸，可拆卸的好处在于：可以单独运输，运输便捷性高；损坏可以单独更换。

进一步地，所述通孔和穿孔的直径相等，通孔和穿孔的内径与锚杆杆体的直径相等。

将穿孔和通孔的直径设置成跟锚杆杆体直径相等，好处在于，恒阻体和恒阻片都不能相对于锚杆杆体的轴线发生转动，即使恒阻片与螺纹柱发生了轻微松动，由于锚杆杆体的存在，恒阻体和恒阻片也不能相对于锚杆杆体的轴线发生转动，所以恒阻体和恒阻片跟锚杆杆体的连接牢固性得到相应的提高。

进一步地，所述锚杆杆体设置有6个，通孔和穿孔也对应地设置有6个，锚杆杆体沿恒阻套管的轴线圆周阵列设置。

6个通孔和穿孔，可以较为密集地覆盖住恒阻片以及恒阻体的一圈，让恒阻体的各个位置均能受力，不会出现局部受力过大的情况，相比于5个通孔和穿孔，让锚杆杆体与恒阻片和恒阻体的连接牢固性高。相比于7个通孔和穿孔，又能节约材料。

进一步地，所述恒阻片设置为5个，每个恒阻片沿恒阻体的轴线方向的厚度相等。

设置成5个，让恒阻片所能覆盖的恒阻力，具有5个不同的值，这已经能覆盖5种不同区域的岩体锚固要求，完全能满足实际要求。另外，恒阻片沿恒阻体的轴线方向的厚度相等，是考虑到各个恒阻片所产生的恒阻力（阻力值）几乎相等，不会因为其中一个恒阻片受阻力大于其他恒阻片的阻力的情况，如果出现其中一个恒阻片的阻力值大于其他恒阻片的阻力的情况，会对该恒阻片的强度造成影响，造成该恒阻片易损坏。

进一步地，所述螺纹柱沿恒阻体轴线方向的长度，大于所有恒阻片沿恒阻体轴线方向的长度和。

让每个恒阻片螺纹孔均能全部地与螺纹柱实现螺纹连接，如果螺纹柱的长度小于所有的恒阻片沿恒阻体轴线方向的长度和，那么最右端的恒阻片（第五恒阻片）的螺纹孔只有一部分与螺纹柱上的螺纹实现连接，该第五恒阻片的螺纹孔上的螺纹所承受的力对其螺纹孔造成的损坏会更大，第五恒阻片的螺纹孔上的螺纹更容易疲劳断裂，造成该第五恒阻片损坏。

进一步地，所述恒阻体的A端直径小于恒阻套管的内径，恒阻体的B端大于恒阻套管的内径。

这样设置的好处在于，即使没有恒阻片，单单靠恒阻体，也能产生负泊松比结构效应，产生恒阻力。

有益效果：

本方案设置了螺纹柱和多个恒阻片，通过在螺纹柱上螺纹连接不同数量的恒阻片，实现恒阻体和恒阻片所组成的整体，在恒阻套管中产生不同的恒阻力（恒阻值）；由于有几种不同的恒阻力，所以本锚杆可以应对好几种不同的岩石区域，针对不同的岩石区域，可以产生不同的恒阻力，而不是像现有技术一样，只能产生一个定值的恒阻力，无法根据现场情况的不同，对恒阻力的阻力值做出相应的改变，所以，本方案对于锚杆的恒阻力调整更灵活，应用的岩石区域更广泛。

附图说明

图1是本锚杆的整体的结构示意图；

图2是锚杆杆体与恒阻体的结构示意图；

图3是恒阻片的右视图；

图4是恒阻片的正视图。

附图标记：1、恒阻套管；2、恒阻体；3、恒阻片；4、螺纹柱；5、穿孔；6、通孔；7、锚杆杆体；8、螺母；9、托盘；10、紧固螺母。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

见图1，一种可调节出不同恒阻值的恒阻锚杆，包括恒阻套管1，恒阻套管1为圆直管，采用碳素钢制成。恒阻套管1中设有恒阻体2，恒阻体2由碳素钢制成。恒阻体2的形状为圆台形，恒阻体2的轴线与恒阻套管1的轴线重合。

见图2，设恒阻体2的小径端为A端，设恒阻体2的大径端为B端，A端直径略小于恒阻套管1的内径，B端的直径略大于恒阻套管1的内径。恒阻体2的B端表壁上固定连接有螺纹柱4，螺纹柱4的轴线与恒阻体2的轴线重合。

见图2，螺纹柱4上螺纹连接有至少一个恒阻片3，见图3，各个恒阻片3的中心位置有与螺纹柱4螺纹配合的螺纹孔，所有的恒阻片3均依靠螺纹孔螺纹连接在螺纹柱4上，螺纹柱4沿恒阻体2轴线方向的长度，大于所有恒阻片沿恒阻体2轴线方向的长度和。本实施例中，共有5个恒阻片3。从图2的左端向右端看，各个恒阻片3分别依次记为第一恒阻片、第二恒阻片、第三恒阻片、第四恒阻片和第五恒阻片，每个恒阻片3沿恒阻体的轴线方向的厚度相等。见图4，所有的恒阻片3均为圆台形，第一恒阻片朝向B端的一侧表壁的直径，与恒阻体2的B端的直径相等；第一恒阻片与恒阻体2的B端表壁抵接。

相邻的两个恒阻体2相靠近的一端的两个端面直径也相等，而且，相邻的两个恒阻体2相靠近的一端端面相互抵接。将所有的恒阻片3与恒阻体2看作一个整体的话，这个整体呈圆台形，也就是说，所有的恒阻片组成的圆台形整体的侧面倾斜程度，与恒阻体2侧面的倾斜程度是一致的。所有的恒阻片组成的圆台形整体大端的外径，与恒阻套管1的内径比值：1.03~1.05:1，由于碳素钢具有一定地延展性和回弹性，所以能满足将恒阻片组成的圆台形整体敲进恒阻套管1中并与恒阻套管1的内壁紧密结合。

见图3，各个恒阻片3上均开设有多个穿孔5，穿孔5的轴线沿平行于恒阻体2的轴线方向设置，穿孔5贯穿所有的恒阻片3。本实施例中，穿孔5共有6个，沿恒阻体2的轴线圆周阵列设置。注意的是：穿孔5是在各个恒阻片3拼成圆台形的整体时，冲压形成；换句话说，当每个恒阻片3均拧到螺纹柱4上（各个恒阻片相互抵接，第一恒阻片与恒阻体的B端表壁抵接）以后，各个恒阻片3上对应的穿孔5的轴线能重合，也就是各个恒阻片3上的穿孔5始终能呈现图2中的重合的状态。

恒阻体2上还开设有多个通孔6，通孔6与穿孔5一一对应设置，通孔6的轴线与穿孔5的轴线重合，通孔6贯穿恒阻体2。同样要注意的是，通孔6的形成方式为：各个恒阻片3安装到螺纹柱4上以后，沿恒阻套管1的轴线方向同时冲压恒阻片3和恒阻体2，通孔6和穿孔5在一个冲压过程中同时形成。也就是说，不仅穿孔5和通孔6的直径相等，而且，将恒阻片3拧到螺纹柱4上以后，穿孔5轴线与对应的通孔6的轴线能实现重合。

见图2，通孔6和穿孔5中共同穿设有锚杆杆体7，锚杆杆体7与穿孔5一样对应设置，锚杆杆体7的轴线与穿孔5的轴线重合，锚杆杆体7的外壁与通孔6和穿孔5的孔壁抵接，可以有效地防止锚杆杆体7沿穿孔5的径向方向晃动，影响锚固效果。锚杆杆体7的两端分别伸出恒阻套管1，锚杆杆体7靠近恒阻体2的A端的一端记为锚固端，锚杆杆体7靠近恒阻体2的B端的一端记为自由端。

见图2，锚杆杆体7的周壁上设有螺纹，每个锚杆杆体7上分别螺纹连接有两个螺母8，一个螺母8抵接恒阻体2的A端表壁，另一个螺母8抵接第五恒阻片3远离恒阻体2的B端的一侧表壁，该螺母8的直径大于穿孔5的直径。通过螺母8，将恒阻体2、多个恒阻片3以及锚杆杆体7固定成一个整体。

见图1，恒阻套管1上套设有托盘9，托盘9能沿恒阻套管1的轴线移动。恒阻套管1上螺纹连接有紧固螺母10，恒阻套管1靠近锚杆杆体7锚固端的一端记为P端，恒阻套管1靠近锚杆杆体7自由端的一端记为Q端。托盘9靠近Q端的一侧表壁与紧固螺母10对应的表壁抵接。本方案中锚杆杆体7、托盘9和紧固螺母10的材料与现有技术（CN111894643A）相同，不再赘述。

使用过程：

S1：操作人员根据现场情况，判断是否需要在螺纹柱4上增加恒阻片3，易变形的岩体则增加恒阻片，否则不需要；如果需要，则在螺纹柱4上拧上第一恒阻片3，如果还需要进一步提高恒阻力，可以再增加第二恒阻片3，以此类推；拧好的恒阻片3上的穿孔5与恒阻体2上的通孔6轴线重合。

S2：将锚杆杆体7穿过通孔6和穿孔5，再在锚杆杆体7的两端分别拧上螺母8，让两个螺母8分别抵接恒阻体2的A端表壁以及恒阻片3远离恒阻体2的一端表壁，锚杆杆体7、恒阻体2和恒阻片3组成一个整体。

S3：将锚杆杆体7、恒阻体2和恒阻片3组成一个整体，用工具（例如：锤）敲入到恒阻套管1中。

S4：锚杆杆体7的锚固端和恒阻套管1的P端锚入到待加固的岩体中，锚杆杆体7的自由端和恒阻套管1的Q端伸出待加固的岩体，在恒阻套管1的P端套上托盘9，拧上紧固螺母10，紧固螺母10将托盘9抵接在岩体的外表面上。

S5：发生岩体大变形时，锚杆杆体7与恒阻套管1之间会发生相对滑动（在背景技术中提到），即，恒阻体2以及恒阻片3会在恒阻套管1中移动，产生恒阻力。

本方案的好处在于：

设置了螺纹柱4和恒阻片3，通过在螺纹柱4上拧上或者卸下恒阻片3，使恒阻体2与恒阻片3组成的圆台形整体，在恒阻套管1的轴线方向上的长度发生改变。让恒阻片3和恒阻体2在恒阻套管1中共同产生NPR(负泊松比)结构效应。通过改变恒阻片3和恒阻体2整体沿恒阻套管1的轴线方向上长度，实现了改变了恒阻力（恒阻值）的大小的目的，适用于不同阻力的岩石区域锚固。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种可调节出不同恒阻值的恒阻锚杆，包括恒阻套管，恒阻套管中设有恒阻体，恒阻体呈圆台形，恒阻体的小径端记为A端，恒阻体的大径端记为B端，恒阻体与恒阻套管的轴线重合，其特征在于，所述恒阻体的B端固定连接有螺纹柱，螺纹柱上螺纹连接有至少一个恒阻片；恒阻体与各个恒阻片组成的整体呈圆台形，恒阻片与恒阻套管的内壁抵接，恒阻体和各个恒组片上共同穿设有至少一个锚杆杆体，锚杆杆体的两端分别穿出恒阻套管的两端，锚杆杆体与恒阻体与恒阻片组成的整体固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种可调节出不同恒阻值的恒阻锚杆，其特征在于，所述恒阻体上设有多个通孔，通孔的轴线平行于恒阻体的轴线，通孔贯穿恒阻体；各个恒阻片上共同设有多个穿孔，穿孔与通孔一一对应设置，穿孔的轴线与通孔的轴线重合；锚杆杆体与通孔一一对应设置，锚杆杆体穿设在对应地穿孔和通孔中；锚杆杆体的两端分别螺纹连接有螺母，两个螺母分别与恒阻体的A端表壁，以及恒阻片远离恒阻体的B端一侧表壁抵接。

3.根据权利要求2所述的一种可调节出不同恒阻值的恒阻锚杆，其特征在于，所述通孔和穿孔的直径相等，通孔和穿孔的内径与锚杆杆体的直径相等。

4.根据权利要求2所述的一种可调节出不同恒阻值的恒阻锚杆，其特征在于，所述锚杆杆体设置有6个，通孔和穿孔也对应地设置有6个，锚杆杆体沿恒阻套管的轴线圆周阵列设置。

5.根据权利要求1所述的一种可调节出不同恒阻值的恒阻锚杆，其特征在于，所述恒阻片设置为5个，每个恒阻片沿恒阻体的轴线方向的厚度相等。

6.根据权利要求5所述的一种可调节出不同恒阻值的恒阻锚杆，其特征在于，所述螺纹柱沿恒阻体轴线方向的长度，大于所有恒阻片沿恒阻体轴线方向的长度和。

7.根据权利要求5所述的一种可调节出不同恒阻值的恒阻锚杆，其特征在于，所述恒阻体的A端直径小于恒阻套管的内径，恒阻体的B端大于恒阻套管的内径。