FR2479322A1 - - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN BOULON D'ANCRAGE QUI COMPREND UN CORPS CREUX ALLONGE 12 DELIMITANT UNE CHAMBRE HERMETIQUE 14 POUR FLUIDE. LE CORPS 12 PRESENTE EN OUTRE UN PASSAGE 18 CONDUISANT A LA CHAMBRE 14 ET A TRAVERS LEQUEL UN FLUIDE HYDRAULIQUE SOUS PRESSION PEUT ETRE INTRODUIT DANS LA CHAMBRE 14 DE TELLE SORTE QUE LES PAROIS 36 DE LA CHAMBRE 14 PEUVENT EN CONSEQUENCE S'EXPANSER TRANSVERSALEMENT A L'AXE LONGITUDINAL DU CORPS ALLONGE 12. PAR CETTE EXPANSION DES PAROIS 36 DE LA CHAMBRE, LE BOULON D'ANCRAGE 10 PEUT ETRE FIXE DANS UN TROU FORE DANS LA ROCHE OU SIMILAIRE.THE PRESENT INVENTION CONCERNS AN ANCHOR BOLT WHICH INCLUDES AN EXTENDED HOLLOW BODY 12 DELIMING A HERMETIC CHAMBER 14 FOR FLUID. THE BODY 12 ALSO SHOWS A PASSAGE 18 CONDUCTING TO THE CHAMBER 14 AND THROUGH WHICH A HYDRAULIC FLUID UNDER PRESSURE CAN BE INTRODUCED IN THE CHAMBER 14 SUCH SO THAT THE WALLS 36 OF THE CHAMBER 14 CAN ACCORDINGLY EXPAND TRANSVERSALLY TO THE 'LONGITUDINAL AXIS OF THE ELONGATED BODY 12. BY THIS EXPANSION OF THE WALLS 36 OF THE CHAMBER, THE ANCHOR BOLT 10 MAY BE FIXED IN A HOLE DRILLED IN THE ROCK OR SIMILAR.
Description
La présente invention concerne un dispositif d'ancrageet plus particulièrement un dispositif d'ancrage destiné à supporter une paroi en surplomb notamment dans une mine ou dtautres applications similaires. The present invention relates to an anchoring device and more particularly to an anchoring device intended to support an overhanging wall in particular in a mine or other similar applications.
Les dispositifs d'ancrage connus désignés ci-apres simplement boulons d'ancrage, comprennent généralement une tige possédant des moyens d'ancrage disposés près d'une de ses extrémités, et par lesquels la tige peut être fixée dans un trou foré dans la roche ou similaire. The known anchoring devices designated hereinafter simply anchor bolts, generally comprise a rod having anchoring means disposed near one of its ends, and by which the rod can be fixed in a hole drilled in the rock or similar.
Généralement, l'extrémité de la tige opposée aux moyens d'ancrage est équipée d'un élément support formant un épaulement qui pent prendre appui contre la roche lorsque la tige est fixée dans un trou foré dans la roche pour supporter effectivement la roche.Generally, the end of the rod opposite to the anchoring means is equipped with a support element forming a shoulder which can bear against the rock when the rod is fixed in a hole drilled in the rock to effectively support the rock.
Différents moyens jd'ancrage ont été utilisés pour fixer la tige d'un boulon d'ancrage dans un trou. Ces moyens comprennent généralement un dispositif de coincement comportant un élément en forme de coin, qui par de'placement, est expansible radialement de manière à pouvoir se coincer dans un trou de la Poche et ainsi fixer la tige dans le trou. Different anchoring means have been used to fix the rod of an anchor bolt in a hole. These means generally include a wedging device comprising a wedge-shaped element which, by displacement, is radially expandable so as to be able to wedge in a hole in the pocket and thus fix the rod in the hole.
Un but de l'invention est de fournir un boulon d'ancrage de construction relativement simple et qui peut être facilement et rapidement fixé dans un trou foré dans la roche. An object of the invention is to provide an anchor bolt of relatively simple construction and which can be easily and quickly fixed in a hole drilled in the rock.
Le boulon d'ancrage selon l'invention comprend des moyens délimitant une chambre étanche aux fluides compor- tant au moins une partie de paroi expansible et des moyens d'introduction par lesquels un fluide sous pression peut être introduit dans la chambre. The anchor bolt according to the invention comprises means delimiting a fluid-tight chamber comprising at least one part of an expandable wall and introduction means by which a pressurized fluid can be introduced into the chamber.
Les moyens définissant la chambre peuvent comprendre un corps creux allongé dont la chambre occupe au moins une partie de sa longueur. The means defining the chamber may include an elongated hollow body whose chamber occupies at least part of its length.
Les moyens d'introduction peuvent comprendre un passage ménagé dans le corps allongé et conduisant à la chambre. La boulon d'ancrage peut comporter, en outre, pres de 1 extrémité du corps allonge qui communique avec le passage précité, des moyens de raccordement auxquels peut être raccordé un système d'alimentation en fluide sous haute pression. The introduction means may comprise a passage formed in the elongated body and leading to the chamber. The anchor bolt may further comprise, near 1 end of the elongate body which communicates with the aforementioned passage, connection means to which a high-pressure fluid supply system can be connected.
Les moyens de raccordement peuvent comporter un clapet anti-retour pour empêcher, apres mise sous pression, toute fuite de fluide sous pression depuis la chambre délimitée par le corps allongé,
De préférsnce, une extrémité de la chambre peut s'étendre au moins Jusqu'à l'extrémité du corps allongé oppose aux moyens de raccordement.The connection means may include a non-return valve to prevent, after pressurization, any leakage of pressurized fluid from the chamber delimited by the elongated body,
Preferably, one end of the chamber can extend at least up to the end of the elongated body opposite the connection means.
Suivant une disposition particulière de l'invention, dans sa partie correspondant à la chambre précitée, le corps allongé peut avoir une section transversale plissée. According to a particular arrangement of the invention, in its part corresponding to the aforementioned chamber, the elongated body may have a pleated cross section.
Dans ce cas, avantageusement, la chambre peut s'étendre sensiblement sur toute la longueur du corps allongé.In this case, advantageously, the chamber can extend substantially over the entire length of the elongated body.
Pour un boulon d'ancrage destiné à un trou foré dansla roche ou similaire et ayant un axe polaire, la chambre peut avoir une partie de paroi qui est expansi- ble dans une direction transversale par rapport à l'axe polaire trou de maniere à pouvoir entrer en contact fermement avec la paroi intérieure du trou précité. For an anchor bolt for a hole drilled in rock or the like and having a polar axis, the chamber may have a wall portion which is expandable in a direction transverse to the polar axis so as to be able firmly contact the inner wall of the aforementioned hole.
Le bouchon d'ancrage peut, en outre, comporter un élément support constituant un épaulement s'étendant transversalement par rapport,au corps allongé pour prendre appui contre la face de la paroi entourant le trou dans lequel le corps allongé doit être fixez L'élé- ment support peut comprendre, d'une part, une rondelle montée librement sur le corps allongé par rapport auquel elle s'étend radialement et, d'autre part, un organe d'arrêt solidaire du corps et contre lequel la rondelle peut prendre appui et être ainsi rendue solidaire du corps. The anchor plug may, in addition, comprise a support element constituting a shoulder extending transversely with respect to the elongated body to bear against the face of the wall surrounding the hole in which the elongated body must be fixed. - Support may include, on the one hand, a washer freely mounted on the elongated body with respect to which it extends radially and, on the other hand, a stop member secured to the body and against which the washer can bear and thus be made integral with the body.
La rondelle peut être une coupelle avec sa face concave dirigée vers la chambre délimite par le corps allongé. The washer can be a cup with its concave face directed towards the chamber delimited by the elongated body.
Avantageusement, les moyens délimitant la chambre peuvent être en une matière déformable et notamment en acier doux. Advantageously, the means delimiting the chamber may be made of a deformable material and in particular of mild steel.
L'invention concerne aussi un procédé de fixation d'un boulon d'ancrage dans un trou fore' dans la roche ou similaire et ayant un axe polaire, procédé dans lequel le boulon ancrage comporte un corps allonge délimitant une chambre étanche aux fluides s'étendant sur au moins une partie de sa longueur et qui consiste à introduire le corps dans le trou foré dans la roche et à mettre la chambre sous pression de maniere telle puisse s'expanseur transversalement à l'axe polaire du trou jusqu'à sou contact avec la paroi interne du trou foré dans la roche, ce qui a pour effet de fixer le corps allongé dans le trou. The invention also relates to a method of fixing an anchor bolt in a hole drilled in rock or the like and having a polar axis, method in which the anchor bolt comprises an elongated body delimiting a fluid-tight chamber s' extending over at least part of its length and which consists of introducing the body into the hole drilled in the rock and putting the chamber under pressure in such a way that it can expand transversely to the polar axis of the hole until its contact with the inner wall of the hole drilled in the rock, which has the effect of fixing the elongated body in the hole.
Ce procédé peut aussi comprendre la mise sous pression de la chambre au moyen d'un fluide hydraulique sous pression. Le fluide hydraulique peut être une matière qui peut durcire après son injection dans la chambre pour rendre cette dernière rigide. This method can also include pressurizing the chamber by means of a pressurized hydraulic fluid. Hydraulic fluid can be a material which can harden after being injected into the chamber to make the latter rigid.
Suivant une variante de mise en oeuvre de l'inven- tion, ce procédé peut aussi consister a' remplir la chambre avec une matière durcissable après mise sous pression et expansion de cette dernière, et â laisser cette matière durcire pour rendre la chambre rigide. According to a variant embodiment of the invention, this process can also consist in filling the chamber with a hardenable material after pressurization and expansion of the latter, and in allowing this material to harden to make the chamber rigid.
De toute façon, l'invention sera bien comprise â l'aide de la description qui suit en référence au dessins schématiques annexés représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce boulon d'ancrage
Figure 1 en est une vue de côté en élévation avec coupe partielle
Figure 2 est une vue en coupe transversale de la chambre du boulon d'ancrage de figure 1 avant mise sous pression
Figure 3 est une vue similaire à figure 2 après mise sous pression de la chambre du boulon d'ancrage
Figure 4 est une vue de côté en élévation montrant le boulon d'ancrage de figure 1 après fixation dans un trou foré dans la roche. Anyway, the invention will be better understood with the aid of the description which follows with reference to the appended schematic drawings showing, by way of nonlimiting example, an embodiment of this anchor bolt
Figure 1 is a side view in elevation with partial section
Figure 2 is a cross-sectional view of the chamber of the anchor bolt of Figure 1 before pressurization
Figure 3 is a view similar to Figure 2 after pressurizing the chamber of the anchor bolt
Figure 4 is a side elevation view showing the anchor bolt of Figure 1 after fixing in a hole drilled in the rock.
Comme le montre le dessin, le boulon d 'ancrage selon l'invention est designé d'une façon générale par la réfé- rence 10. Ce boulon d'ancrage 10 comprend un corps allongé 12 délimitant une chambre 14 étanche aux fluides, et qui s'étend sensiblement sur toute la longueur du corps allongé 12 Jusqu'à son extrémité 16. Un passage 18 conduit à la chambre 14 depuis l'extrémité 20 du corps allongé à laquelle est fixé un raccord 22 comuniquant avec le passage 18. Le raccord 22 est agencé pour recevoir un dispositif d'alimentation en fluide hydraulique sous haute pression, tel qu'un conduit provenant d'une pompe haute pression, de telle sorte qu'un fluide hydraulique sous pression peut être introduit dans la chambre 14. As shown in the drawing, the anchor bolt according to the invention is generally designated by the reference 10. This anchor bolt 10 comprises an elongated body 12 delimiting a chamber 14 fluid tight, and which extends substantially over the entire length of the elongated body 12 As far as its end 16. A passage 18 leads to the chamber 14 from the end 20 of the elongated body to which is fixed a connector 22 communicating with the passage 18. The connector 22 is arranged to receive a device for supplying hydraulic fluid under high pressure, such as a conduit coming from a high pressure pump, so that a hydraulic fluid under pressure can be introduced into chamber 14.
La partie du corps allongé 12 délimitant la chambre 14 possède une section transversale plissée, comme montré sur la figure 2, et une pièce d'extrémité 24 est fixée dans l'extrémité 16 du corps 12 pour la fermer de manière étanche. Cette partie plissée du corps 12 est agencé. The part of the elongated body 12 delimiting the chamber 14 has a pleated cross section, as shown in FIG. 2, and an end piece 24 is fixed in the end 16 of the body 12 to seal it. This pleated part of the body 12 is arranged.
pour pouvoirdexpanser radialement depuis l'ase du corps 12 lorsque la chambre 14 est mise sous pression, comme indiqué ci-après.to be able to expand radially from the ase of the body 12 when the chamber 14 is pressurized, as indicated below.
L'extrémité 20 dueorps allongé 12 porte en outre une coupelle 26 formant un épaulement 28 s'étendant radialement par rapport au corps 12. Une butée conique 30 est fixée au corps 12 et constitue une butée d'arrêt pour la coupelle 26 dans le but indiqué ci-après. The end 20 of the elongated body 12 further carries a cup 26 forming a shoulder 28 extending radially relative to the body 12. A conical stop 30 is fixed to the body 12 and constitutes a stop for the cup 26 for the purpose shown below.
Pour fixer le boulon d'ancrage 10 dans un trou 32 fore dans la roche 34, le corps allongé 12 est introduit dans le trou de manière que l'épaulement 28 formé par la coupelle 26 prenne appui contre la roche 34 entourant le trou 32. Le raccord 22 est relie à un dispositif d'alimentation de fluide sous haute pression (non représenté sur le dessin) et la chambre est mise sous pression par introduction d'un fluide hydraulique à travers le raccord 22 et le passage 18. I1 résulte de la pression a' laquelle est soumise la chambre 14 que sa paroi plissée 36 s'expanse radialement depuis l'axe de la chambre. Cette expansion se poursuit jusqu'à ce que la paroi 36 entre en contact avec la paroi interne du trou 32 fore dans la roche 34. To fix the anchor bolt 10 in a hole 32 drilled in the rock 34, the elongated body 12 is introduced into the hole so that the shoulder 28 formed by the cup 26 bears against the rock 34 surrounding the hole 32. The connector 22 is connected to a device for supplying fluid under high pressure (not shown in the drawing) and the chamber is pressurized by the introduction of hydraulic fluid through the connector 22 and the passage 18. I1 results from the pressure to which the chamber 14 is subjected that its pleated wall 36 expands radially from the axis of the chamber. This expansion continues until the wall 36 comes into contact with the internal wall of the hole 32 drills in the rock 34.
De cette manière, le corps allongé 12 est fixé a' l1înté- rieur du trou 32 et le boulon d'ancrage 10 est ainsi positionné de manière à supporter la roche qui peut être notamment une paroi en surplomb ou un toit dans une mine ou similaire.In this way, the elongated body 12 is fixed to the interior of the hole 32 and the anchor bolt 10 is thus positioned so as to support the rock which may in particular be an overhanging wall or a roof in a mine or the like. .
I1 faut comprendre que 1'expansion du corps 12 réside principalement dans la dEformation de la paroi 36 de la chambre. Depuis sa configuration plissée jusqu'à une configuration sensiblement cylindrique. En conséquence, la paroi 36 n'est pas da tout sous tension et garde sa résistance mécanique à cet effet La déformation élastique de la paroi est aussi assurée par cette configuration. It should be understood that the expansion of the body 12 lies mainly in the deformation of the wall 36 of the chamber. From its pleated configuration to a substantially cylindrical configuration. Consequently, the wall 36 is not at all under tension and retains its mechanical strength for this purpose. The elastic deformation of the wall is also ensured by this configuration.
Cependant, on comprendra qu'une tension réelle de la paroi de la chambre pourrait se produire dans la pratique si les boulons d'ancrage 10 étaient fixés dans des trous ayant un diamètre supérieur au diamètre d'un boulon déplissé par expansion, mais ceci ne doit pas être envisa- gé lors de l'utilisation des boulons 10. It will be understood, however, that actual tension in the wall of the chamber could occur in practice if the anchor bolts 10 were fixed in holes having a diameter larger than the diameter of a bolt unfolded by expansion, but this does not should not be considered when using bolts 10.
En appliquant la pression maximale dans la chambre 14, sa paroi 36 épousera fidèlement la paroi du trou 32 de la roche 34 dans laquelle le corps 12 est introduit. By applying the maximum pressure in the chamber 14, its wall 36 will faithfully match the wall of the hole 32 of the rock 34 in which the body 12 is introduced.
Des irrégularités dans la paroi du trou, telles que des fentes, fissures, indentations ou similaires, seront épousées et remplies jusqu'à une certaine limite par la paroi 36 de la chambre et de cette manière on est assuré de la fixation correcte et permanente du boulon d'ancrage 10.Irregularities in the wall of the hole, such as cracks, fissures, indentations or the like, will be molded and filled up to a certain limit by the wall 36 of the chamber and in this way we are assured of the correct and permanent fixing of the anchor bolt 10.
Le diamètre du corps 12 d'un boulon 10 dépend du diamètre d'un trou dans lequel le boulon doit être fixé. On comprend qu'avant utilisation, le diamètre du boulon 10 sera inférieur à celui de trou dans lequel il doit être placé et que la différence des diamètres sera déterminée par le profil exact de la section transversale plissée de la chambre qui définit ses capacités d'expansion et les possibilités de contact de la paroi 36 de la chambre avec la paroi intérieure d'un trou. Le rapport entre le diamètre extérieur du corps 12 avant et après expansion peut être de l'ordre de 1/2 et de préférence il est approxiaativement de 1/1,6.On peut obtenir toute qualité de contact recherchée entre la paroi de la chambre et la paroi intérieure d'un trou par un choix convenable du profil plissé de la paroi de la chambre et son épaisseur. The diameter of the body 12 of a bolt 10 depends on the diameter of a hole in which the bolt is to be fixed. It is understood that before use, the diameter of the bolt 10 will be less than that of the hole in which it is to be placed and that the difference in diameters will be determined by the exact profile of the pleated cross section of the chamber which defines its capacities for expansion and the possibilities of contact of the wall 36 of the chamber with the internal wall of a hole. The ratio between the outside diameter of the body 12 before and after expansion can be of the order of 1/2 and preferably it is approximately 1 / 1.6. Any desired quality of contact can be obtained between the wall of the chamber and the inner wall of a hole by a suitable choice of the pleated profile of the wall of the chamber and its thickness.
Un bsir d'ancrage 10 peut alors être utilisé pour des parois en surplomb ayant des caractères différents de rigidité et de fragilité. An anchor beam 10 can then be used for overhanging walls having different characteristics of rigidity and brittleness.
On comprend en outre que les propriétés d'un boulon d'ancrage 10 peuvent varier en fonction de la longueur de la chambre 14 dans le corps 12 du boulon; Cette chambre 14 peut s'étendre sur toute la longueur du corps du boulon 12 ou sur une ou plusieurs parties requises du boulon 12 selon les conditions particulières d'utilisation du boulon. It is further understood that the properties of an anchor bolt 10 may vary depending on the length of the chamber 14 in the body 12 of the bolt; This chamber 14 can extend over the entire length of the body of the bolt 12 or over one or more required parts of the bolt 12 depending on the particular conditions of use of the bolt.
Dans le cas où la poche présente des fentes ou fissures, la configuration en coupelle de l'épaulement 26 procure une tenue efficace de la roche, les goussets 30 assurant une retenue suffisante de la coupelle 28 et, par conséquent, de l'épaulement 26 lorsque le boulon 10 est soumis à une tension par suite de telles fissures ou fentes. In the case where the pocket has slots or cracks, the cup configuration of the shoulder 26 provides effective holding of the rock, the gussets 30 ensuring sufficient retention of the cup 28 and, consequently, of the shoulder 26 when the bolt 10 is subjected to tension as a result of such cracks or splits.
Le corps allonge 12 du boulon d'ancrage 10 est de préférence en une matière déformable telle que de l'acier doux. Grâce à cette disposition, la chambre 14 ne se rétracte pas après mise sous pression et, an conséquence, le boulon 10 n'est pas libéré. A des fins de sécurité, un clapet anti-retour 8 peut être incorporé au raccord 22 de telle sorte que la pression peut être maintenue dans la chambre après mise sous pression. The elongate body 12 of the anchor bolt 10 is preferably made of a deformable material such as mild steel. Thanks to this arrangement, the chamber 14 does not retract after pressurization and, consequently, the bolt 10 is not released. For safety purposes, a non-return valve 8 can be incorporated into the connector 22 so that the pressure can be maintained in the chamber after pressurization.
Suivant une variante, pour prévenir toute rétraction possible de la chambre, une matière durcissable peut être injectée dans la chambre après mise sous pression, matière qui peut alors durcir à l'intérieur de la chambre et la rendre rigide. According to a variant, to prevent any possible retraction of the chamber, a hardenable material can be injected into the chamber after pressurization, material which can then harden inside the chamber and make it rigid.
Suivant une forme d'exécution pariculièr e de l'invention, la matière durcissable peut constituer le fluide hydraulique a l'aide duquel la chambre est mise sous pression. Cependant, un fluide hyuraulique tel que de l'eau ou de l'huile peut couramment être utilisé pour la mise sous pression de la chambre 14. According to a particular embodiment of the invention, the hardenable material can constitute the hydraulic fluid with the help of which the chamber is pressurized. However, a hyuraulic fluid such as water or oil can commonly be used for the pressurization of chamber 14.
On comprendra que diverses autres formes d'exécution peuvent être envisagées sans sortir du domaine de cite invention. On peut par exemple prévoir une forme d'vexé cution dans laquelle le corps allongé comprend un tube élastique intérieur qui peut être mis sous pression et qui est entouré par une partie tubulaire en métal qui peut s'expanseur sous l'effet de la pression régnant a l'intE- rieur du tube jusqu'à entrer en contact avec la paroi cylindrique d'un trou foré dans la roche. La partie tubu- lairepeut présenter.diverses formes et notamment celle d'une cage ou une forme dans laquelle la partie tubulaire est divisée en deux ou plusieurs segments par des fentes longitudinales ou similaires. It will be understood that various other embodiments can be envisaged without departing from the scope of this invention. One can for example provide a form of attachment in which the elongated body comprises an internal elastic tube which can be put under pressure and which is surrounded by a tubular metal part which can expand under the effect of the prevailing pressure inside the tube until it comes into contact with the cylindrical wall of a hole drilled in the rock. The tubular part can have various forms, in particular that of a cage or a form in which the tubular part is divided into two or more segments by longitudinal slots or the like.
Le boulon d'ancrage 10 pent rapidement et facilement être fixé de la manière qui vient d'être décrite. Le contact entre le boulon 10 et la paroi intérieure d'un trou peut en outre s'étendre sur toute la longueur du boulon et puisque des pressions extrêmes peuvent lui être appliquées, on est assuré d'une fixation correcte et permanente d'un boulon 10 et le risque de décrochement de tels boulons est en conséquence très réduit. La fixa- tion des boulons 10 sur toute la longueur des trous forés dans la roche présente aussi l'avantage que le cisaille- ment des boulons sur toute leur longueur par suite du mouvement de la roche ne les rend pas forcément inefficaces et les forces de contact du boulon dans la roche peuvent être en conséquence aussi nettement réduites si nécessaire. The anchor bolt 10 can quickly and easily be fixed in the manner just described. The contact between the bolt 10 and the inner wall of a hole can also extend over the entire length of the bolt and since extreme pressures can be applied to it, it is ensured that the bolt is fixed correctly and permanently. 10 and the risk of detachment of such bolts is consequently very reduced. The fixing of the bolts 10 over the entire length of the holes drilled in the rock also has the advantage that the shearing of the bolts over their entire length as a result of the movement of the rock does not necessarily make them ineffective and the forces of The contact of the bolt in the rock can therefore be reduced considerably if necessary.
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