RU2134351C1

RU2134351C1 - Spiral anchor

Info

Publication number: RU2134351C1
Application number: RU97121514A
Authority: RU
Inventors: Виктор Викторович Назимко; Сергей Викторович Напрасников; Сергей Николаевич Александров; Иван Викторович Назимко
Original assignee: Виктор Викторович Назимко
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 1999-08-10

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: spiral anchor can be used for strengthening of rock matter in underground workings, for fortification of slopes, foundations, etc. in construction industry. Anchor has stem with one or several protrusions arranged over spiral line along longitudinal axis of stem. Angle of incline α of spiral line is equal to 17-25 deg. Height of radial protrusions h is determined according to porosity P of rock matter being strengthened. Diameter of stem D and angle of incline of spiral line to longitudinal axis α together with other parameters are determined according to following relation: h = (0,12-0,14)p^0,48Dcosα. Aforesaid embodiment of spiral anchor ensures higher load-bearing capacity of stem with retention of high yieldability. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, в частности к винтовым анкерам, и может быть использовано для закрепления неустойчивых горных пород в подземных выработках. Кроме того, изобретение может быть использовано в строительстве для укрепления оснований различных сооружений, откосов, причалов, стенок котлованов и т.п. The invention relates to mining, in particular to screw anchors, and can be used to secure unstable rocks in underground workings. In addition, the invention can be used in construction to strengthen the foundations of various structures, slopes, moorings, pit walls, etc.

Известно, что оптимальное закрепление горных выработок при помощи анкерной крепи достигается при условии, когда конструкция анкера обеспечивает ему высокую несущую способность в сочетании с достаточной податливостью. Под несущей способностью понимается максимальное его сопротивление расслоению пород. После достижения несущей способности анкер выдергивается из укрепленной им породы. Податливость анкера обеспечивает переход горного массива в некоторое равновесное состояние после проходки выработки без существенного нагружения анкера, чем повышается несущая способность анкера и его возможности закрепления горных пород в новом равновесном состоянии горного массива. Кроме этого, эффективность крепления горных пород, особенно слабых горных пород, во многом зависит от механизма взаимодействия анкера как конструктивного элемента с горной породой. Существенным также является простота конструкции анкера. Следовательно, актуальным является разработка простых анкеров, эффективно взаимодействующих с горными породами, обладающих высокой несущей способностью и податливостью. It is known that optimal fixing of mine workings with the help of anchor support is achieved provided that the design of the anchor provides it with high load-bearing capacity in combination with sufficient flexibility. The bearing capacity is understood as its maximum resistance to stratification of rocks. After reaching the bearing capacity, the anchor is pulled out of the rock strengthened by it. The flexibility of the anchor ensures the transition of the rock mass to a certain equilibrium state after excavation without significant loading of the anchor, which increases the bearing capacity of the anchor and its ability to fix rocks in the new equilibrium state of the rock mass. In addition, the effectiveness of fixing rocks, especially weak rocks, largely depends on the mechanism of interaction of the anchor as a structural element with the rock. The simplicity of the anchor design is also essential. Therefore, the development of simple anchors that effectively interact with rocks with high load-bearing ability and ductility is relevant.

Известен винтовой анкер по описанию изобретения к авторскому свидетельству СССР N 164003, приоритет 14.03.1961, представляющий собой круглый стальной стержень с винтовой накаткой (резьбой). Шаг и высоту винтовой накатки подбирают в зависимости от физико-механических свойств скрепляемых пород. Для установки анкера в породе предварительно пробуривают шпур, диаметр которого меньше наружного диаметра винтовой накатки. Затем в шпур ввинчивают анкер. В процессе ввинчивания выступы винтовой накатки нарезают соответствующую винтовую канавку в шпуре и анкер закрепляется в породе по типу резьбового соединения "болт-гайка", в котором болтом является анкер, а гайкой - порода. Known screw anchor for the description of the invention to the author's certificate of the USSR N 164003, priority 03/14/1961, which is a round steel rod with screw knurling (thread). The pitch and height of the helical knurling are selected depending on the physicomechanical properties of the bonded rocks. To install the anchor in the rock, a hole is pre-drilled, the diameter of which is smaller than the outer diameter of the helical knurling. Then the anchor is screwed into the hole. During screwing, the protrusions of the helical knurling cut a corresponding helical groove in the hole and the anchor is fixed in the rock as a bolt-nut screw connection, in which the bolt is the anchor and the nut is rock.

В данном случае податливость анкера определяется только его допустимыми деформациями вдоль продольной оси, так как винтовая накатка выполнена в виде самотормозящейся резьбы, исключающей возможность скольжения пород вдоль его анкера с одновременным его скручиванием. Величина допустимых продольных деформаций анкера как нагруженного растягивающими усилиями стержня не обеспечивает необходимой податливости. Такой анкер практически работает как жесткий элемент. In this case, the compliance of the anchor is determined only by its permissible deformations along the longitudinal axis, since the helical knurling is made in the form of a self-braking thread, eliminating the possibility of rocks sliding along its anchor with its simultaneous twisting. The magnitude of the permissible longitudinal deformations of the anchor as a rod loaded with tensile forces does not provide the necessary compliance. Such an anchor practically works as a rigid element.

Несущая способность анкера определяется его прочностью на разрыв, а также механизмом взаимодействия анкера с горной породой, который в данном случае представляет собой зацепление анкера с горной породой за счет расположения выступов винтовой накатки в канавках, нарезанных в шпуре самими же выступами винтовой накатки в процессе ввинчивания анкера в шпур. При таком механизме взаимодействия анкера с горной породой при достаточной прочности анкера на разрыв его несущая способность определяется максимальным значением разрушающих касательных напряжений для закрепляемой породы в условиях чистого сдвига, так как выдергивание анкера сопровождается сдвигом горной породы по площади, определяемой диаметром выступов винтовой накатки и длиной анкера. То есть при прочих равных условиях несущая способность такого анкера определяется исключительно прочностными характеристиками породы в условиях чистого сдвига, что ограничивает применение рассматриваемого анкера особенно в слабых породах. The bearing capacity of the anchor is determined by its tensile strength, as well as by the mechanism of interaction of the anchor with the rock, which in this case is the engagement of the anchor with the rock due to the location of the helical knobs in the grooves cut into the hole by the helical knobs during screwing the anchor in the hole. With this mechanism of interaction between the anchor and the rock with sufficient tensile strength of the anchor, its bearing capacity is determined by the maximum value of the destructive shear stresses for the rock being fixed under clean shear conditions, since pulling out the anchor is accompanied by a shift of the rock over the area determined by the diameter of the helical knurls and the length of the anchor . That is, ceteris paribus, the bearing capacity of such an anchor is determined solely by the strength characteristics of the rock under pure shear conditions, which limits the use of the considered anchor especially in weak rocks.

Известен также анкер по описанию изобретения к авторскому свидетельству СССР N 846744, МКИ ³ E 21 D 21/00, приоритет 26.10.79, который состоит из винтового стержня, выполненного в форме усеченного конуса, конусность которого соответствует конусности шпура, опорной плиты и хвостовика с гайкой. При этом хвостовик сопряжен с большим основанием конусного стержня. Для установки анкера бурят шпур конической формы, анкер вводят в шпур до упора резьбы в стенку шпура, после этого ввинчивают анкер в шпур и при помощи гайки прижимают опорную плиту. При таком выполнении анкера все витки резьбы по длине стержня проходят приблизительно одинаковый путь при его ввинчивании и, следовательно, равномерно изнашиваются. Кроме того, достигается одинаковая глубина внедрения резьбы в стенки шпура по всей длине стержня, что повышает эксплуатационные качества анкера. Однако, как и в вышеописанном аналоге, конструкция анкера не обеспечивает ему достаточную податливость и несущую способность, особенно в слабых породах по описанным выше причинам.An anchor for the description of the invention to the USSR author's certificate N 846744, MKI ³ E 21 D 21/00, priority 26.10.79, which consists of a screw rod made in the form of a truncated cone, the taper of which corresponds to the taper of the hole, base plate and shank with with a nut. In this case, the shank is interfaced with a large base of the conical rod. To install the anchor, a cone-shaped hole is drilled, the anchor is inserted into the hole until the thread stops in the wall of the hole, then the anchor is screwed into the hole and the base plate is pressed with the nut. With this embodiment, the anchor all the threads along the length of the rod pass approximately the same path when it is screwed in and, therefore, wear evenly. In addition, the same depth of thread penetration into the borehole walls along the entire length of the rod is achieved, which increases the performance of the anchor. However, as in the analogue described above, the design of the anchor does not provide it with sufficient flexibility and bearing capacity, especially in weak rocks for the reasons described above.

Известны и другие анкеры, в основе которых лежит винтовая нарезка с шагом, определяющим условия самотормозящейся резьбы, которые вкручивают в предварительно пробуренные шпуры. Общими недостатками таких анкеров является их низкая податливость, которая обеспечивается только возможностями деформации анкера как стержня вдоль его продольной оси, а также низкая несущая способность особенно в слабых породах, которая определяется величиной разрушающих касательных напряжений в породе в условиях чистого сдвига. Other anchors are also known, which are based on screw cutting with a step that determines the conditions of the self-braking thread, which are screwed into pre-drilled holes. Common disadvantages of such anchors are their low compliance, which is ensured only by the possibility of deformation of the anchor as a rod along its longitudinal axis, as well as low bearing capacity, especially in weak rocks, which is determined by the value of destructive shear stresses in the rock under pure shear.

Для увеличения податливости анкеров применяют специальные конструктивные приемы, которые в большинстве случаев значительно усложняют анкер, что крайне нежелательно для широкого применения анкерной крепи. To increase the flexibility of anchors, special design methods are used, which in most cases significantly complicate the anchor, which is extremely undesirable for widespread use of anchor support.

Так, в качестве примера этому можно привести податливый анкер, известный по описанию изобретения к авторскому свидетельству СССР N 1507985, МКИ⁴ E 21 D 21/00, приоритет 30.12.97, который содержит надетую на стержень обойму, замок для закрепления стержня в шпуре, гайку, установленную на обойме, и опорную плиту, взаимодействующую с гайкой. На стержне выполнены выступы, которые упираются на внутреннюю поверхность обоймы. При смещении пород стержень остается неподвижным, так как закреплен замком в шпуре, а обойма перемещается относительно стержня. Постоянное сопротивление податливости обеспечивается трением выступов стержня по внутренней поверхности обоймы. После исчерпания податливости через обойму нагнетают тампонажный раствор, который попадает в шпур и замоноличивает в нем анкер.So, as an example of this, we can cite a malleable anchor, known from the description of the invention to the USSR author's certificate N 1507985, MKI ⁴ E 21 D 21/00, priority 30.12.97, which contains a clip worn on the rod, a lock for fixing the rod in the hole, a nut mounted on a ferrule and a base plate cooperating with the nut. The rod is made of protrusions that abut against the inner surface of the cage. When the rocks are displaced, the core remains motionless, as it is fixed by a lock in the hole, and the holder moves relative to the core. Constant resistance to compliance is provided by the friction of the protrusions of the rod along the inner surface of the cage. After exhaustion of compliance, grouting mortar is pumped through the cage, which gets into the hole and monolizes the anchor in it.

Описанный анкер имеет сложную конструкцию и недостаточную несущую способность, так как последняя определяется только силой сцепления затвердевшего тампонажного раствора со стенкой шпура. The described anchor has a complex structure and insufficient bearing capacity, since the latter is determined only by the adhesion force of the hardened grouting mortar with the borehole wall.

Известен также податливый анкер для крепления кровли подземных горных выработок по описанию изобретения к патенту Российской Федерации N 2004815 МКИ⁵ E 21 D 21/00, приоритет 14.05.90. Анкер состоит из стержня с распорной головкой на конце, при этом на стержне выполнена выступающая резьба. На стержень надета обойма с винтовой выемкой под выступающую резьбу стержня. Обойма в свою очередь одета во втулку. Угол наклона выступающей резьбы и винтовой выемки в описании изобретения не определен, но судя по чертежу этот угол составляет около 29 град. Анкер собирают путем навинчивания обоймы на выступающую резьбу стержня. Анкер вставляют в предварительно пробуренный шпур, стержень закрепляют распорной головкой в предварительно пробуренном шпуре, а втулку фиксируют гайкой и шайбой на устье шпура. При расслоении горных пород втулка стаскивает обойму со стержня, которая свинчивается при этом под постоянным усилием. Таким образом достигается большая податливость анкера, величина которой соизмерима с длиной участка стержня, на котором выполнена выступающая резьба за вычетом длины обоймы. После исчерпания этой податливости анкер замоноличивают тампонажным раствором, после чего он работает в жестком режиме. Опыты показали, что при указанном угле наклона выступающей резьбы сопротивление анкера в режиме податливости достигает лишь 10-15% максимальной несущей способности, когда анкер замоноличен тампонажным раствором. При увеличении угла резьба становится самотормозящейся и теряет функцию податливости. При меньших значениях угла наклона резьбы сопротивление анкера в податливом режиме падает до 5-2% от максимальной несущей способности анкера. Таким образом, данное устройство не обеспечивает одновременно высокое сопротивление сдвижению пород и большую податливость. Конструкция анкера сложная и не технологична в изготовлении. Кроме того, максимальная несущая способность такого анкера ограничена прочностными характеристиками горной породы в условиях чистого сдвига, а также степенью сцепления тампонажного раствора со стенками шпура, что ограничивает возможности применения анкера особенно в слабых породах.A flexible anchor is also known for attaching the roof of underground mine workings according to the description of the invention to the patent of the Russian Federation N 2004815 MKI ⁵ E 21 D 21/00, priority 14.05.90. An anchor consists of a rod with a spacer head at the end, while a protruding thread is made on the rod. A clip with a screw recess is put on the rod under the protruding thread of the rod. The clip is in turn dressed in a sleeve. The angle of inclination of the protruding thread and the screw recess in the description of the invention is not defined, but judging by the drawing, this angle is about 29 degrees. An anchor is assembled by screwing the ferrule onto the protruding thread of the rod. The anchor is inserted into the pre-drilled hole, the rod is fixed with a spacer head in the pre-drilled hole, and the sleeve is fixed with a nut and washer at the mouth of the hole. When stratification of rocks, the sleeve pulls the cage from the rod, which is screwed up under constant force. In this way, a great flexibility of the anchor is achieved, the value of which is commensurate with the length of the portion of the rod on which the protruding thread is made minus the length of the cage. After exhausting this compliance, the anchor is monolithic with grouting mortar, after which it operates in a hard mode. The experiments showed that at the specified angle of inclination of the protruding thread, the resistance of the anchor in the compliance mode reaches only 10-15% of the maximum bearing capacity when the anchor is monolithic with grouting mortar. As the angle increases, the thread becomes self-braking and loses its compliance function. At lower values of the angle of inclination of the thread, the resistance of the anchor in a compliant mode drops to 5-2% of the maximum bearing capacity of the anchor. Thus, this device does not simultaneously provide high resistance to the movement of rocks and greater compliance. The design of the anchor is complex and not technologically advanced to manufacture. In addition, the maximum bearing capacity of such an anchor is limited by the strength characteristics of the rock under clean shear conditions, as well as the degree of adhesion of the cement slurry with the walls of the hole, which limits the possibility of using the anchor especially in weak rocks.

Известны винтовые анкеры, в которых винтовой элемент (винтовая накатка или резьба) выполнен с углом наклона винтовой линии к продольной оси анкера, определяющим условия несамотормозящейся резьбы во взаимодействии винтового анкера с горной породой. Так, известен полый скрученный анкер по акцептованной заявке Японии N 4-73519 МКИ E 21 D 20/00, приоритет 26.01.87, который представляет собой полый многогранный стержень, поперечное сечение которого выполнено в виде многоугольника, в частности в виде шестиугольника. Передняя часть стержня выполнена сплошной и заостренной. На задней части стержня имеется резьбовой участок для присоединения напорного трубопровода с возможностью сообщения внутренней полости стержня с каналом напорного трубопровода. Полый стержень выполнен равномерно скрученным вокруг продольной оси по всей его длине. Таким образом, каждый из углов, образованных пересечением соседних граней многогранника, образует выступ, расположенный по винтовой линии вдоль продольной оси стержня. Угол наклона винтовых линий выступов по отношению к продольной оси стержня соответствует условиям несамотормозящейся резьбы во взаимодействии стержня с горной породой и приблизительно равен 10 град. На гранях стержня выполнены отверстия, соединяющие полость стержня с окружающей средой. Known screw anchors, in which a screw element (screw knurling or thread) is made with an angle of inclination of the helix to the longitudinal axis of the anchor, which determines the conditions of non-self-locking thread in the interaction of the screw anchor with rock. So, a hollow twisted anchor is known according to the accepted application of Japan N 4-73519 MKI E 21 D 20/00, priority January 26, 87, which is a hollow polyhedral rod, the cross section of which is made in the form of a polygon, in particular in the form of a hexagon. The front of the rod is solid and pointed. On the back of the rod there is a threaded section for connecting the pressure pipe with the possibility of communication of the internal cavity of the rod with the channel of the pressure pipe. The hollow rod is made uniformly twisted around the longitudinal axis along its entire length. Thus, each of the angles formed by the intersection of adjacent faces of the polyhedron forms a protrusion located along a helical line along the longitudinal axis of the rod. The angle of inclination of the helical lines of the protrusions with respect to the longitudinal axis of the rod corresponds to the conditions of non-self-braking thread in the interaction of the rod with the rock and is approximately equal to 10 degrees. Holes are made on the faces of the rod connecting the cavity of the rod with the environment.

Для крепления выработки в горной породе бурят шпур диаметром, большим внешнего диаметра анкера, в который забивают анкер ударным воздействием в торец задней части стержня. Наличие винтовых выступов, а также их угол наклона по отношению к продольной оси анкера, определяющий условия несамотормозящейся резьбы, обеспечивают продвижение анкера в шпуре с вращением вокруг продольной оси. Согласно описанию изобретения вращение анкера снижает сопротивление продвижению анкера в шпуре, в котором всегда присутствуют обвалившиеся куски породы, песок и тому подобное. Резьбовой участок на задней части стержня при забивке анкера закрывают защитным колпачком. To fix the workings in the rock, a hole is drilled with a diameter larger than the external diameter of the anchor, into which the anchor is driven by impact impact at the end of the rear of the rod. The presence of helical protrusions, as well as their angle of inclination with respect to the longitudinal axis of the anchor, which determines the conditions of non-self-locking thread, ensure the advancement of the anchor in the hole with rotation around the longitudinal axis. According to the description of the invention, the rotation of the anchor reduces the resistance to the advancement of the anchor in the hole, in which there are always loose pieces of rock, sand and the like. The threaded section on the rear of the rod when blocking the anchor is closed with a protective cap.

Забивка анкера в шпур с вращением вокруг продольной оси по утверждению автора предотвращает изгибание от воздействия ударных нагрузок и облегчает установку анкера. После установки анкера в шпур к нему присоединяют напорный трубопровод, навинчивая переходную муфту на резьбовой участок на задней части стержня, нагнетают цементный раствор в полость стержня, из которой он поступает в шпур через отверстия, выполненные в боковых гранях стержня, замоноличивая анкер в шпуре. Driving the anchor into the hole with rotation around the longitudinal axis, according to the author, prevents bending from impact loads and facilitates the installation of the anchor. After installing the anchor in the hole, a pressure pipe is attached to it, screwing the adapter sleeve onto the threaded section on the back of the rod, cement mortar is pumped into the cavity of the rod, from which it enters the hole through holes made in the side faces of the rod, monoling the anchor in the hole.

Общими признаками аналога и заявляемого решения являются стержень с радиальными выступами, расположенными по винтовой линии вдоль продольной оси стержня. Common features of the analogue and the claimed solution are a rod with radial protrusions located along a helical line along the longitudinal axis of the rod.

Описанный анкер сопротивляется расслоению породных слоев, зацепляясь винтовыми выступами за цементный камень, полученный в результате замоноличивания анкера. Цементный камень, в свою очередь, сцеплен со стенками шпура. В таких условиях анкер работает в жестком режиме с минимальной податливостью, которая определяется только возможностями деформирования анкера в направлении его продольной оси. Кроме того, несущая способность анкера ограничена в лучшем случае максимальным значением касательных напряжений для закрепляемой породы в условиях ее чистого сдвига. В худшем случае несущая способность анкера определяется прочностью сцепления цементного раствора с породными стенками шпура. Чаще всего наиболее слабым звеном является сцепление цементного или другого тампонажного раствора со стенками шпура. Зачастую такие анкера выдергиваются из шпуров вместе с затвердевшим тампонажным раствором, не выполняя функций крепления породы. Типичные образцы проявления такого дефекта приведены в литературе [Peng S.S. Roof bolting problems in weak roof (1994) MINING ENGINEERING, July, p.p. 652-653]. Таким образом, конструкция описанного анкера не обеспечивает высокого уровня податливости и несущей способности. The described anchor resists stratification of the rock layers, catching helical protrusions on the cement stone obtained by monoling the anchor. Cement stone, in turn, is adhered to the walls of the hole. Under such conditions, the anchor operates in hard mode with minimal compliance, which is determined only by the possibilities of deformation of the anchor in the direction of its longitudinal axis. In addition, the bearing capacity of the anchor is limited at best by the maximum value of shear stresses for the rock being fixed in the conditions of its pure shear. In the worst case, the bearing capacity of the anchor is determined by the strength of adhesion of the cement mortar with the rock walls of the hole. Most often, the weakest link is the adhesion of cement or other cement slurry with the walls of the hole. Often, such anchors are pulled out of the holes together with the hardened grouting mortar, not performing the functions of rock fastening. Typical examples of the manifestation of such a defect are given in the literature [Peng S.S. Roof bolting problems in weak roof (1994) MINING ENGINEERING, July, p.p. 652-653]. Thus, the design of the described anchor does not provide a high level of compliance and bearing capacity.

В качестве прототипа выбран анкер для поддержания кровли, известный по описанию изобретения к патенту США N 4325657, МКИ³ E 21 D 21/00, приоритет 05.12.87. Анкер содержит стержень с некруговым поперечным сечением (в частности с прямоугольным сечением) с угловыми выступами. Стержень скручен вокруг его продольной оси таким образом, что каждый из угловых выступов ориентирован вдоль оси стержня по винтовой линии. Угол наклона винтовой линии по отношению к продольной оси стержня соответствует углу наклона несамотормозящейся резьбы во взаимодействии стержня с горной породой и приблизительно равен 8-9 град. Кроме того, анкер имеет опорную плиту с отверстием, форма которого соответствует форме поперечного сечения стержня. Стержень проходит через указанное отверстие в опорной плите. Из описания изобретения следует, что количество выступов на стержне может быть различным и определяется формой стержня в его поперечном сечении. Очевидно, что стержень может быть выполнен и с одним угловым выступом, ориентированным по винтовой линии вдоль оси стержня.As a prototype, an anchor for roofing is selected, known from the description of the invention to US patent N 4325657, MKI ³ E 21 D 21/00, priority 05.12.87. An anchor comprises a rod with a non-circular cross section (in particular with a rectangular section) with angled protrusions. The rod is twisted around its longitudinal axis so that each of the corner protrusions is oriented along the axis of the rod along a helix. The angle of inclination of the helix relative to the longitudinal axis of the rod corresponds to the angle of inclination of the non-self-locking thread in the interaction of the rod with the rock and is approximately equal to 8-9 degrees. In addition, the anchor has a base plate with a hole, the shape of which corresponds to the shape of the cross section of the rod. The rod passes through the indicated hole in the base plate. From the description of the invention it follows that the number of protrusions on the rod can be different and is determined by the shape of the rod in its cross section. Obviously, the rod can be made with one angular protrusion oriented along a helical line along the axis of the rod.

Для установки анкера в закрепляемой породе бурят шпур, диаметр которого должен быть меньше наружного диаметра стержня с винтовыми выступами. Опорную плиту устанавливают в устье шпура. В отверстие в опорной плите устанавливают стержень с винтовыми выступами и забивают стержень в шпур. При этом отверстие в опорной плите выполняет функции направляющей, что облегчает забивку стержня в шпур с проворачиванием вокруг продольной оси. В процессе забивки стержня с проворачиванием угловые выступы нарезают соответствующую винтовую канавку в стенках шпура, так как диаметр шпура меньше наружного диаметре стержня с винтовыми выступами. Установленный таким образом в шпуре анкер соединен с горной породой за счет расположения угловых выступов в нарезанных ими же канавках. To install the anchor in the fixed rock, drill a hole, the diameter of which should be less than the outer diameter of the rod with screw protrusions. The base plate is installed at the mouth of the hole. A rod with screw protrusions is installed in the hole in the base plate and the rod is driven into a hole. In this case, the hole in the base plate serves as a guide, which facilitates driving the rod into the hole with rotation around the longitudinal axis. In the process of driving the rod with rotation, the angled protrusions cut the corresponding helical groove in the walls of the hole, since the diameter of the hole is less than the outer diameter of the rod with screw protrusions. The anchor installed in the hole in this way is connected to the rock due to the location of the corner protrusions in the grooves cut by them.

Общими признаками прототипа и заявляемого винтового анкера являются стержень с по крайней мере одним радиальным выступом, расположенным по винтовой линии вдоль продольной оси стержня. Common features of the prototype and the inventive screw anchor are a rod with at least one radial protrusion located along a helical line along the longitudinal axis of the rod.

Винтовые анкера, у которых угол наклона винтовой линии винтовых элементов анкера соответствует условию несамотормозящейся резьбы в сравнении с другими типами анкеров обладают более высокой податливостью при простоте конструкции. Объясняется это следующим. Механизм нагружения такого анкера при расслоении закрепляемых им пород, аналогичный механизму нагружения болта растягивающим усилием при условии, что растягивающее усилие приложено к двум гайкам, навинченным на винтовой участок болта. Аналогия выражается в том, что функцию болта выполняет стержень анкера, а функцию гаек выполняют удерживаемые анкером слои породы. При таком нагружении болта при условии, что резьба выполнена несамотормозящейся, происходит деформация скручивания стержня вокруг его продольной оси под воздействием двух противоположных крутящих моментов со стороны гаек. В результате указанной деформации болта происходит перемещение гаек вдоль болта в противоположных направлениях. В случае анкерной крепи будет иметь место некоторое перемещение удерживаемых слоев породы за счет скручивания стержня анкера. Результат такого взаимодействия анкера с горной породой выражается в податливости анкерной крепи. Кроме того, податливость такого анкера дополнительно обеспечивается частичным срезанием породы винтовыми выступами анкерного стержня При высокой податливости такого анкера его несущая способность без принятия специальных мер недостаточна, особенно в слабых породах, так как определяется в основном прочностными характеристиками породы в условиях сдвига. Screw anchors, in which the helix angle of the screw elements of the anchor corresponds to the condition of non-self-braking threads, in comparison with other types of anchors, have a higher flexibility with a simple design. This is explained as follows. The loading mechanism of such an anchor during the separation of the rocks fixed by it, is similar to the loading mechanism of the bolt with tensile force, provided that the tensile force is applied to two nuts screwed onto the screw section of the bolt. The analogy is expressed in that the function of the bolt is performed by the anchor rod, and the function of the nuts is performed by the rock layers held by the anchor. With this loading of the bolt, provided that the thread is non-self-locking, the twisting of the rod around its longitudinal axis occurs under the influence of two opposite torques from the side of the nuts. As a result of this deformation of the bolt, the nuts move along the bolt in opposite directions. In the case of anchor support, there will be some movement of the retained rock layers due to the twisting of the anchor rod. The result of this interaction of the anchor with the rock is expressed in the flexibility of the anchor support. In addition, the flexibility of such an anchor is additionally ensured by partial cutting of the rock with helical protrusions of the anchor rod.With the high flexibility of such an anchor, its bearing capacity without special measures is insufficient, especially in weak rocks, since it is mainly determined by the strength characteristics of the rock under shear conditions.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования анкера, в котором за счет выбора конструктивных параметров анкера обеспечивается увеличение несущей способности анкера в сочетании с его высокой податливостью, и тем самым достигается повышение эффективности анкерной крепи, в том числе и для крепления слабых пород. The basis of the invention is the task of improving the anchor, in which by choosing the design parameters of the anchor provides an increase in the bearing capacity of the anchor in combination with its high flexibility, and thereby achieved an increase in the efficiency of the anchor support, including for fastening weak rocks.

Поставленная задача решается тем, что в анкере, содержащем стержень с по крайней мере одним радиальным выступом, расположенным по винтовой линии вдоль продольной оси стержня, согласно изобретению угол наклона указанной винтовой линии по отношению к продольной оси стержня равен 17-25 град., а высота выступа определена из соотношения
h = (0,12 - 0,14)P^0,48Dcos α,
где h - высота каждого радиального выступа, мм; P - пористость породы, %; D - диаметр стержня, мм; α - угол наклона винтовой линии радиальных выступов по отношению к продольной оси стержня, град.The problem is solved in that in the anchor containing the rod with at least one radial protrusion located along a helical line along the longitudinal axis of the rod, according to the invention, the angle of inclination of the specified helical line with respect to the longitudinal axis of the rod is 17-25 degrees, and the height protrusions are determined from the relation
h = (0.12 - 0.14) P ^0.48 Dcos α,
where h is the height of each radial protrusion, mm; P is the porosity of the rock,%; D is the diameter of the rod, mm; α is the angle of inclination of the helix of the radial protrusions with respect to the longitudinal axis of the rod, deg.

Указанные признаки составляют сущность изобретения, так как являются необходимыми и достаточными для достижения технического результата - увеличения несущей способности анкера в сочетании с его высокой податливостью. These characteristics constitute the essence of the invention, as they are necessary and sufficient to achieve a technical result - to increase the bearing capacity of the anchor in combination with its high compliance.

Целесообразно, но не обязательно каждый радиальный выступ в поперечном сечении стержня выполнить в форме трапеции, соединенной большим основанием со стержнем, причем длину большего основания каждого радиального выступа выполнить по соотношению

b - длина большего основания каждого радиального выступа, мм;
Per - периметр стержня в его поперечном сечении, мм;
n - количество радиальных выступов;
α - угол наклона винтовой линии радиальных выступов по отношению к продольной оси стержня.It is advisable, but not necessary, that each radial protrusion in the cross section of the rod is made in the form of a trapezoid connected by a large base to the rod, and the length of the larger base of each radial protrusion is performed according to the ratio

b is the length of the larger base of each radial protrusion, mm;
Per - the perimeter of the rod in its cross section, mm;
n is the number of radial protrusions;
α is the angle of inclination of the helix of the radial protrusions with respect to the longitudinal axis of the rod.

С точки зрения экономии металла предпочтительно стержень выполнить полым с соотношением наружного диаметра стержня к диаметру полости, равным 1,5-1,7. Такое соотношение указанных диаметров не влияет существенным образом на несущую способность стержня, но предотвращает сминание стержня, как трубчатого элемента, под действием нагрузок в его взаимодействии с горной породой. From the point of view of saving metal, it is preferable to make the rod hollow with a ratio of the outer diameter of the rod to the diameter of the cavity equal to 1.5-1.7. This ratio of the indicated diameters does not significantly affect the bearing capacity of the rod, but prevents crushing of the rod, as a tubular element, under the action of loads in its interaction with the rock.

Целесообразно на заднем участке стержня выделить участок, на котором угол наклона винтовой линии радиальных выступов выполнить большим или меньшим на 3-4 град. по сравнению с углом наклона винтовой линии на переднем участке стержня, причем длину указанного заднего участка стержня выбрать равной 5-15 диаметров стержня. Такое выполнение обеспечивает надежное стопорение анкера в шпуре до его нагружения сдвигающимися слоями горных пород. It is advisable in the rear section of the rod to select a section on which the angle of inclination of the helix of the radial protrusions to perform greater or less by 3-4 degrees. compared with the angle of inclination of the helix on the front section of the rod, and the length of the specified rear section of the rod to choose equal to 5-15 diameters of the rod. This embodiment provides reliable locking of the anchor in the hole until it is loaded with moving layers of rocks.

Причинно-следственная связь признаков, составляющих сущность изобретения, с достигаемым техническим результатом объясняется следующим. The causal relationship of the features that make up the essence of the invention, with the achieved technical result is explained as follows.

Многочисленными экспериментами с винтовыми анкерами установлено, что при использовании анкеров, в которых винтовые выступы непосредственно зацепляются с закрепляемой породой и в которых угол наклона винтовой линии соответствует условиям несамотормозящейся резьбы во взаимодействии винтового анкера с закрепляемой породой имеет место податливый режим работы анкера, механизм которого подробно раскрыт в описании прототипа. В то же время экспериментально установлено, что указанный угол наклона винтовой линии существенным образом влияет не только на податливость анкера, но и на несущую способность анкера. Результаты экспериментов представлены на прилагаемых к описанию изобретения графических иллюстрациях, где на фиг. 1 представлена зависимость несущей способности анкера от угла наклона винтовой линии радиального выступа стержня относительно продольной оси стержня. Из указанной зависимости следует, что несущая способность анкера существенно повышается в диапазоне углов наклона винтовой линии радиального выступа равном 17-25 град., достигая максимума при 20-23 град. Это объясняется механизмом взаимодействия винтового анкера с горной породой. Так, в начальный период нагружения анкера растягивающими усилиями податливость анкера обеспечивается деформациями скручивания анкера относительно его продольной оси, механизм которого раскрыт в описании прототипа. При дальнейшем нагружении анкера происходит срезание горной породы в условиях чистого сдвига винтовыми выступами, взаимодействующими с горной породой. Срезание породы сопровождается накоплением штыба в полостях между телом стержня и радиальными винтовыми выступами, перемещением штыба в указанных полостях вдоль винтовых выступов в результате эффектов несамотормозящейся резьбы, уплотнения штыба в указанных полостях с развитием нормальных напряжений, воздействующих на горную породу со стороны уплотненного штыба. С развитием нормальных напряжений сопротивляемость горной породы сразу увеличивается. Это подтверждается известной зависимостью Кулона - Мора, которая представлена на фиг. 2, прилагаемой к описанию изобретения. Из указанной зависимости следует, что с увеличением нормальных напряжений в горной породе увеличивается сопротивляемость горной породы срезу, которая определяет несущую способность винтового анкера. Ниже 17 град. эффект, обусловленный влиянием штыба становится слабо заметным. При углах более 25 угол наклона винтовых выступов к оси стержня перестает удовлетворять условию самоторможения. Numerous experiments with screw anchors have found that when using anchors in which the screw protrusions directly engage with the fixed rock and in which the angle of inclination of the helical line corresponds to the conditions of non-self-locking thread, a malleable mode of operation of the anchor takes place in the interaction of the screw anchor with the fixed rock, the mechanism of which is disclosed in detail in the description of the prototype. At the same time, it was experimentally established that the specified angle of inclination of the helix significantly affects not only the flexibility of the anchor, but also the bearing capacity of the anchor. The results of the experiments are presented in the graphic illustrations attached to the description of the invention, where in FIG. 1 shows the dependence of the bearing capacity of the anchor on the angle of inclination of the helix of the radial protrusion of the rod relative to the longitudinal axis of the rod. From this dependence it follows that the bearing capacity of the anchor increases significantly in the range of angles of inclination of the helical line of the radial protrusion equal to 17-25 degrees, reaching a maximum at 20-23 degrees. This is due to the mechanism of interaction of the screw anchor with the rock. So, in the initial period of loading the anchor with tensile forces, the flexibility of the anchor is ensured by twisting deformations of the anchor relative to its longitudinal axis, the mechanism of which is disclosed in the description of the prototype. With further loading of the anchor, the rock is cut off under pure shear conditions by helical protrusions interacting with the rock. Rock cutting is accompanied by the accumulation of a bayonet in the cavities between the body of the rod and the radial screw protrusions, the movement of the bayonade in the indicated cavities along the screw ledges as a result of the effects of a non-self-locking thread, the consolidation of the bayonet in these cavities with the development of normal stresses acting on the rock from the side of the compacted bayonet. With the development of normal stresses, rock resistance immediately increases. This is confirmed by the well-known Coulomb-Moore relationship, which is presented in FIG. 2 attached to the description of the invention. From this dependence it follows that with an increase in normal stresses in the rock, the shear resistance of the rock increases, which determines the bearing capacity of the screw anchor. Below 17 degrees. the effect due to the influence of the bayonet becomes faint. At angles greater than 25, the angle of inclination of the screw protrusions to the axis of the rod ceases to satisfy the condition of self-braking.

Существенным является также тот факт, что увеличение несущей способности определяется не только углом наклона винтовой линии по отношению к продольной оси анкера, но и высотой радиальных винтовых выступов, которая определяет объем полости, ограниченной телом стержня и винтовыми выступами на стержне, а значит условия уплотнения штыба в этой полости и условия развития нормальных напряжений, Бездействующих на горную породу в зоне ее взаимодействия с анкером. Экспериментально подтверждено, что существенное увеличение несущей способности анкера имеет место, когда высота радиальных винтовых выступов на стержне анкера выбирается по зависимости
h = (0,12-0,14)P^0,48Dcos α,
где h - высота каждого радиального выступа, мм;
P - пористость закрепляемых пород;
D - диаметр стержня, мм;
α - угол наклона винтовой линии радиальных выступов по отношению к продольной оси стержня, град.It is also significant that the increase in bearing capacity is determined not only by the angle of inclination of the helix with respect to the longitudinal axis of the anchor, but also by the height of the radial screw protrusions, which determines the volume of the cavity bounded by the body of the rod and the screw protrusions on the rod, and therefore the conditions for compaction of the bayonet in this cavity and the conditions for the development of normal stresses, inactive on the rock in the zone of its interaction with the anchor. It has been experimentally confirmed that a significant increase in the bearing capacity of the anchor occurs when the height of the radial screw protrusions on the anchor rod is selected according to
h = (0.12-0.14) P ^0.48 Dcos α,
where h is the height of each radial protrusion, mm;
P is the porosity of the fixed rocks;
D is the diameter of the rod, mm;
α is the angle of inclination of the helix of the radial protrusions with respect to the longitudinal axis of the rod, deg.

Таким образом, указанные выше обстоятельства свидетельствуют о том, что признаки анкера, включающие:
- стержень анкера;
- по крайней мере один радиальный выступ на стержне;
- расположение радиальных выступов по винтовой линии вдоль продольной оси стержня;
- выбор угла наклона винтовой линии по отношению к продольной оси анкера в диапазоне 17-25 град.;
- выбор высоты радиальных выступов по зависимости
h = (0,12 -0,14)P^0,48Dcos α,
находятся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом - увеличением несущей способности анкера в сочетании с его высокой податливостью.Thus, the above circumstances indicate that the signs of the anchor, including:
- anchor rod;
- at least one radial protrusion on the rod;
- the location of the radial protrusions along a helical line along the longitudinal axis of the rod;
- the choice of the angle of inclination of the helix with respect to the longitudinal axis of the anchor in the range of 17-25 degrees;
- selection of the height of the radial protrusions according to
h = (0.12 -0.14) P ^0.48 Dcos α,
are in a causal relationship with the technical result achieved - an increase in the bearing capacity of the anchor in combination with its high compliance.

Сущность изобретения, а также возможность его использования подтверждаются графическими материалами. The invention, as well as the possibility of its use are confirmed by graphic materials.

Фиг. 1 - зависимость несущей способности анкера от угла наклона винтовой линии радиальных выступов. FIG. 1 - dependence of the bearing capacity of the anchor on the angle of inclination of the helix of the radial protrusions.

Фиг. 2 - зависимость предельных (разрушающих) касательных напряжений для горной породы от действующих нормальных напряжений. FIG. 2 - dependence of the ultimate (destructive) tangential stresses for the rock on the existing normal stresses.

Фиг. 3 - общий вид анкера с одним радиальным винтовым выступом. FIG. 3 is a general view of an anchor with one radial screw protrusion.

Фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3. FIG. 4 - section AA in FIG. 3.

Фиг. 5 - общий вид анкера с двумя радиальными винтовыми выступами. FIG. 5 is a general view of an anchor with two radial screw projections.

Фиг. 6 - сечение Б-Б на фиг. 5. FIG. 6 is a section BB in FIG. 5.

В соответствии с фиг. 3 один из вариантов реализации заявляемого винтового анкера представляет собой цилиндрический стержень 1 с радиальными выступами 2, расположенным по винтовой линии 3 вдоль продольной оси 4 стержня 1. Угол наклона винтовой линии З по отношению к продольной оси 4 стержня 1 выбран в диапазоне 17-25 град. На фиг. 4 показано поперечное сечение анкера. Высота радиального выступа 2 выбрана по зависимости
h = (0,12 -0,14)P^0,48Dcos α,
где h - высота радиального выступа, мм;
P - пористость горной породы, %;
D - диаметр стержня, мм;
α - угол наклона радиальной винтовой линии радиального выступа по отношению к продольной оси стержня, град.In accordance with FIG. 3, one of the embodiments of the inventive screw anchor is a cylindrical rod 1 with radial protrusions 2 located along the helical line 3 along the longitudinal axis 4 of the rod 1. The angle of inclination of the helical line 3 with respect to the longitudinal axis 4 of the rod 1 is selected in the range of 17-25 degrees . In FIG. 4 shows a cross section of an anchor. The height of the radial protrusion 2 is selected according to
h = (0.12 -0.14) P ^0.48 Dcos α,
where h is the height of the radial protrusion, mm;
P - rock porosity,%;
D is the diameter of the rod, mm;
α is the angle of inclination of the radial helix of the radial protrusion with respect to the longitudinal axis of the rod, deg.

Форма радиального выступа 2 в поперечном сечении стержня 1 может быть треугольной, овальной, трапециевидной. Предпочтительной формой с точки зрения технологичности изготовления является трапециевидная форма. Трапециевидный радиальный выступ 2 соединен со стержнем 1 большим основанием 5. Длина большего основания 5 определена по зависимости

где b - длина большего основания, мм;
Per - периметр стержня в его поперечном сечении, мм;
n - количество радиальных выступов на стержне;
α - угол наклона винтовой линии радиального выступа по отношению к продольной оси стержня, град.The shape of the radial protrusion 2 in the cross section of the rod 1 may be triangular, oval, trapezoidal. The preferred shape from the point of view of manufacturability is a trapezoidal shape. The trapezoidal radial protrusion 2 is connected to the rod 1 by a large base 5. The length of the larger base 5 is determined by the dependence

where b is the length of the larger base, mm;
Per - the perimeter of the rod in its cross section, mm;
n is the number of radial protrusions on the rod;
α is the angle of inclination of the helix of the radial protrusion with respect to the longitudinal axis of the rod, deg.

На заднем участке 6 стержня 1 угол наклона винтовой линии 3 радиального выступа 2 отличается от угла наклона винтовой линии 3 радиального выступа 2 на переднем участке 7 стержня 1 на 3-4 град. In the rear portion 6 of the rod 1, the angle of inclination of the helical line 3 of the radial protrusion 2 differs from the angle of inclination of the helical line 3 of the radial protrusion 2 in the front section 7 of the rod 1 by 3-4 degrees.

Экспериментальной проверке на стенде подвергался конкретный анкер указанной конструкции со следующими параметрами :
- длина стержня - 2 м,
- диаметр стержня - 22 мм,
- высота радиального выступа - 4,4 мм,
- угол наклона винтовой линии радиального выступа на переднем участке стержня, по отношению к продольной оси стержня - 24 град,
- форма радиального выступа - трапециевидная,
- длина большего основания трапеции - 8 мм,
- длина заднего участка стержня - 200 мм,
- угол наклона винтовой линии радиального выступа на заднем участке стержня по отношению к продольной оси стержня - 20 град,
- пористость закрепляемой горной породы (аргиллит) - 2,9%.A specific anchor of the specified design with the following parameters was subjected to experimental testing at the stand:
- rod length - 2 m,
- rod diameter - 22 mm,
- the height of the radial protrusion is 4.4 mm,
- the angle of inclination of the helix of the radial protrusion on the front section of the rod, with respect to the longitudinal axis of the rod - 24 degrees,
- the shape of the radial protrusion is trapezoidal,
- the length of the larger base of the trapezoid - 8 mm,
- the length of the rear portion of the rod is 200 mm,
- the angle of inclination of the helix of the radial protrusion in the rear portion of the rod with respect to the longitudinal axis of the rod is 20 degrees,
- porosity of the fixed rock (mudstone) - 2.9%.

Указанные параметры соответствуют приведенным выше зависимостям, определяющим сущность изобретения, а также предпочтительные варианты выполнения. These parameters correspond to the above dependencies that determine the essence of the invention, as well as preferred embodiments.

Для установки анкера в закрепляемой породе бурили шпур, диаметр которого равен 22,5 мм, то есть был меньше наружного диаметра стержня с винтовыми выступами. Затем анкер забили в шпур с помощью кувалды. В процессе забивки анкера винтовой выступ нарезал соответствующую винтовую канавку в стенках шпура, так как диаметр шпура меньше наружного диаметра стержня с винтовыми выступами. Установленный таким образом в шпуре анкер соединен с горной породой за счет расположения винтового выступа в нарезанной им же канавке. To install the anchor in the fixed rock, a drill was drilled with a diameter of 22.5 mm, that is, it was smaller than the outer diameter of the rod with screw protrusions. Then the anchor was hammered into the hole with a sledgehammer. In the process of driving the anchor, the screw protrusion cut the corresponding screw groove in the walls of the hole, since the diameter of the hole is less than the outer diameter of the rod with screw protrusions. An anchor thus installed in a hole is connected to the rock due to the location of the screw protrusion in the groove cut by it.

Эксперимент на выдергивание показал, что указанный анкер надежно закрепляется в шпуре, сохраняет высокую податливость, а его несущая способность выше несущей способности аналогичного анкера-прототипа на 43% (11,2 кН/мм против 6,4 кН/мм). The pulling experiment showed that the specified anchor is firmly fixed in the hole, maintains high compliance, and its bearing capacity is higher than the bearing capacity of a similar prototype anchor by 43% (11.2 kN / mm versus 6.4 kN / mm).

По другому варианту реализации изобретения, который представлен на фиг. 5, винтовой анкер представляет собой цилиндрический стержень 8 с двумя радиальными выступами 9 и 10, расположенными по винтовым линиям 11 и 12 вдоль продольной оси 13 стержня 8. Угол наклона винтовых линий 11 и 12 по отношению к продольной оси 13 стержня 8 выбран в диапазоне 17-25 град. На фиг. 6 показано поперечное сечение анкера. Высота радиальных выступов 9 и 10 выбрана по зависимости, указанной для вышеприведенного варианта реализации анкера. Форма радиальных выступов 9 и 10 в поперечном сечении стержня 8 трапециевидная. Трапециевидные выступы 9 и 10 соединены со стержнем 5 большими основаниями 14 и 15. Длина оснований 14 и 15 определена по зависимости, указанной в описании первого варианта реализации анкера. In another embodiment of the invention, which is shown in FIG. 5, the screw anchor is a cylindrical rod 8 with two radial protrusions 9 and 10 located along helical lines 11 and 12 along the longitudinal axis 13 of the rod 8. The inclination angle of the helical lines 11 and 12 with respect to the longitudinal axis 13 of the rod 8 is selected in the range 17 -25 deg. In FIG. 6 shows a cross section of an anchor. The height of the radial projections 9 and 10 is selected according to the dependence indicated for the above embodiment of the anchor. The shape of the radial protrusions 9 and 10 in the cross section of the rod 8 is trapezoidal. The trapezoidal protrusions 9 and 10 are connected to the rod 5 by large bases 14 and 15. The length of the bases 14 and 15 is determined by the dependence specified in the description of the first embodiment of the anchor.

На заднем участке 16 стержня 8 угол наклона винтовых линий 11 и 12 радиальных выступов 9 и 10 отличается от угла наклона этих линий на переднем участке 17 стержня 8 на 3-4 град. In the rear section 16 of the rod 8, the angle of inclination of the helical lines 11 and 12 of the radial protrusions 9 and 10 differs from the angle of inclination of these lines in the front section 17 of the rod 8 by 3-4 degrees.

Конкретный анкер указанной конструкции, который подвергался экспериментальной проверке на стенде, имел следующие параметры:
- количество радиальных выступов - 2;
- диаметр стержня - 22 мм;
- высота каждого радиального выступа - 3,9 мм;
- угол наклона винтовых выступов на переднем участке стержня по отношению к его продольной оси - 22 град.;
- форма радиальных выступов - трапециевидная;
- длина большего основания трапеции - 4 мм;
- длина заднего участка стержня - 150 мм;
- угол наклона винтовых линий на заднем участке стержня - 25 град.;
- пористость укрепляемой горной породы - 2,5%.A specific anchor of this design, which was subjected to experimental verification at the stand, had the following parameters:
- the number of radial protrusions - 2;
- rod diameter - 22 mm;
- the height of each radial protrusion is 3.9 mm;
- the angle of inclination of the screw protrusions on the front section of the rod with respect to its longitudinal axis is 22 degrees;
- the shape of the radial protrusions is trapezoidal;
- the length of the larger base of the trapezoid - 4 mm;
- the length of the rear portion of the rod is 150 mm;
- the angle of inclination of helical lines in the rear portion of the rod is 25 degrees .;
- porosity of the strengthened rock - 2.5%.

Параметры указанного стержня соответствуют признакам, определяющим сущность изобретения и предпочтительные варианты исполнения анкера. The parameters of the specified rod correspond to the characteristics that determine the essence of the invention and preferred embodiments of the anchor.

В породных блоках, установленных на испытательном стенде пробурили шпур диаметром 22,5 мм. Затем с помощью бурильного перфоратора забили анкер в пробуренный шпур. Испытания на выдергивание показали, что анкер надежно закрепляется в шпуре, его несущая способность превышает несущую способность анкера-прототипа на 45% (12,8 кН/мм против 7 кН/мм) при сохранении высокой податливости. A drill hole with a diameter of 22.5 mm was drilled in the rock blocks installed on the test bench. Then, using a drill punch, the anchor was hammered into the drilled hole. Pulling tests showed that the anchor is firmly fixed in the hole, its bearing capacity exceeds the bearing capacity of the prototype anchor by 45% (12.8 kN / mm versus 7 kN / mm) while maintaining high ductility.

Приведенные параметры показывают преимущества заявляемого анкера и подтверждают решение поставленной задачи. The above parameters show the advantages of the proposed anchor and confirm the solution of the task.

Claims

1. A screw anchor containing a rod with at least one radial protrusion located along a helical line along the longitudinal axis of the rod, characterized in that the angle of inclination of the helical line with respect to the longitudinal axis of the rod is 17-25 degrees, and the height of the radial protrusion is determined from the relation
h = (0.12 - 0.14) h ^0.48 Dcosα,
where h is the height of the radial protrusion, mm;
p - rock porosity,%;
D is the diameter of the rod, mm;
α is the angle of inclination of the helix of the radial protrusion with respect to the longitudinal axis of the rod, deg.

2. Anchor according to claim 1, characterized in that each radial protrusion in the cross section of the rod is made in the form of a trapezoid connected by a large base to the rod, and the length of the larger base of each radial protrusion is determined from the ratio

3. Anchor according to claim 1, characterized in that the rod is made hollow with a ratio of the outer diameter to the diameter of the cavity equal to 1.5 - 1.7.

4. Anchor according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the helix in the rear portion of the rod is made larger or smaller by 3-4 degrees. compared with the angle of inclination of the helix on the front section of the rod, and the length of the rear section of the rod is chosen equal to 5 to 15 diameters of the rod.