一種用于深埋水工隧洞圍巖巖爆解危的吸能錨桿及方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及深埋水工隧洞巖體支護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于深埋高應(yīng)力水工隧洞圍巖巖爆解危的吸能錨桿及方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，一大批大埋深、高應(yīng)力水工隧洞等地下工程相繼上馬，在施工過程中出現(xiàn)了大量的巖爆災(zāi)害，巖爆災(zāi)害會造成人員、設(shè)備等傷害，因此巖爆災(zāi)害亟待解決。注漿錨桿作為水工隧洞工程中常用的支護(hù)材料，可以有效的調(diào)控圍巖自身的承載能力，現(xiàn)有的普通注漿錨桿存在抗動壓沖擊能力差的缺點(diǎn)，此時(shí)傳統(tǒng)的注漿錨桿由于抗動壓沖擊能力較差的限制無法抵御圍巖的瞬間強(qiáng)巖爆能量的沖擊，從而導(dǎo)致注漿錨桿的破斷失效，失去支護(hù)有效性。因此，在保證不對原有錨桿支護(hù)材料和支護(hù)工藝做較大改動的前提下，開發(fā)具有抗巖爆沖擊能力強(qiáng)，在發(fā)生巖爆時(shí)起到有效的吸能緩沖作用的新型錨桿，具有重要的意義。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本發(fā)明的目的是在于提供一種用于深埋高應(yīng)力水工隧洞圍巖巖爆解危的吸能錨桿及方法，在水工隧洞工程支護(hù)中，該吸能錨桿解決了注漿錨桿抗巖爆沖擊能力較差的問題，根據(jù)其吸能緩沖原理，大大提高了抗震和抵御巖爆的能力。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0005]一種用于深埋高應(yīng)力水工隧洞圍巖巖爆解危的吸能錨桿，包括中空注漿錨桿9，中空注漿錨桿9上套設(shè)有止?jié){塞8，尾部配合設(shè)置有緊固螺母，所述的中空注漿錨桿9上還套設(shè)有吸能裝置，所述的吸能裝置設(shè)置在所述的止?jié){塞8與緊固螺母之間，用于吸收巖爆過程中圍巖釋放的能量。
[0006]所述的吸能裝置包括定位套6和套筒2，所述的套筒2包括第一端部12和第二端部13，所述的套筒2的內(nèi)腔固定設(shè)置有端蓋I和阻尼材料3，所述的端蓋I設(shè)置在套筒2第一端部12的內(nèi)腔，所述的阻尼材料3的一端與端蓋I相抵，阻尼材料3的另一端延伸至所述的套筒2的第二端部13，所述的套筒2的第二端部13的外部套裝有擋套5和托盤4，所述的托盤4活動套裝在套筒2上，所述的擋套5與套筒2固定連接，擋套5用于對托盤4進(jìn)行限位，限制托盤4從套筒2的第二端部13脫離；所述的定位套6設(shè)置在所述的套筒2第二端部的端口位置。
[0007]所述的端蓋I沿軸向具有貫通端蓋I的內(nèi)腔，端蓋I的內(nèi)腔為圓錐形內(nèi)腔，端蓋I壁厚較大的一端朝向所述套筒2的第一端部端部12設(shè)置；端蓋I通過焊接固定在所述的套筒2第一端部12的內(nèi)腔。
[0008]所述的阻尼材料3沿軸向具有貫通阻尼材料3的內(nèi)腔，阻尼材料3與端蓋I相抵的一端設(shè)置為與所述的端蓋I內(nèi)腔相適配的圓錐形，阻尼材料3的外壁與套筒2的內(nèi)壁粘接連接。
[0009]所述的定位套6選用錐形套，其內(nèi)腔及外表面均為錐形，定位套6的小端朝向所述的套筒2的第二 13端部設(shè)置。
[0010]所述的緊固螺母選用錐形螺母7，錐形螺母7的一端為與所述的定位套6的內(nèi)腔相適配的錐形，所述的錐形螺母7的最大外徑小于套筒2的內(nèi)徑。
[0011]所述的定位套6的最大外徑小于套筒2的內(nèi)徑，并大于端蓋I的最小內(nèi)徑。
[0012]—種用于深埋高應(yīng)力水工隧洞圍巖巖爆解危的方法，包括如下步驟:
[0013]步驟一:在圍巖錨桿鉆孔貼近巖面10的外端進(jìn)行擴(kuò)孔；
[0014]步驟二:將中空注漿錨桿9裝入步驟一中的錨桿鉆孔中并進(jìn)行錨固；
[0015]步驟三:將吸能裝置從中空注漿錨桿9的尾端裝入，裝入時(shí)，吸能裝置上安裝端蓋I的一端先從中空注漿錨桿9的尾端穿入，直至使托盤4緊貼巖面10，擋套5緊貼托盤4 ;
[0016]步驟四:將錐形螺母7從中空注漿錨桿9的尾端裝入，擰緊錐形螺母7使錐形螺母7緊貼定位套6，再繼續(xù)通過擰緊錐形螺母7給中空注漿錨桿9施加預(yù)緊力；
[0017]步驟五，所述的圍巖發(fā)生大變形時(shí)，隨著巖面10、中空注漿錨桿9和錐形螺母7的運(yùn)動，吸能裝置會與巖面10和中空注漿錨桿9產(chǎn)生相對位移，通過該相對位移來達(dá)到吸能的目的。
[0018]所述的步驟五中，當(dāng)圍巖發(fā)生大變形時(shí)，錐形螺母7與定位套6進(jìn)入到套筒2的內(nèi)腔，即吸能裝置與巖面10和中空注漿錨桿9產(chǎn)生相對位移，同時(shí)，錐形螺母7和定位套6與阻尼材料3之間產(chǎn)生摩擦阻力，通過該相對位移和該摩擦阻力來達(dá)到吸能的目的。
[0019]所述的步驟五中，當(dāng)圍巖發(fā)生大變形時(shí)，錐形螺母7與定位套6進(jìn)入到套筒2的內(nèi)腔，當(dāng)定位套6移動到與端蓋I相抵時(shí)，則吸能裝置達(dá)到了最大的吸能量。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0021](I)本發(fā)明通過吸能裝置配合中空注漿錨桿套并裝在其尾部組合構(gòu)成吸能錨桿，較原有的中空注漿錨桿，本發(fā)明的吸能錨桿的抗巖爆沖擊能力達(dá)到倍增效果倍增，安裝方便、實(shí)用性強(qiáng)。
[0022](2)本發(fā)明的吸能錨桿具有抵抗圍巖強(qiáng)巖爆沖擊的能力，解決了傳統(tǒng)的中空注漿錨桿受強(qiáng)巖爆沖擊造成破斷支護(hù)失效問題，適用于深埋高應(yīng)力水工隧洞工程的圍巖支護(hù)。
[0023](3)本發(fā)明的吸能錨桿及內(nèi)部材料具有良好的耐潮濕、耐久、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，適用于水工隧洞等潮濕復(fù)雜的地質(zhì)條件，滿足水工隧洞支護(hù)等百年工程的高性能指標(biāo)的嚴(yán)格要求。
[0024]本發(fā)明的吸能錨桿用于深埋水工隧洞巖體支護(hù)時(shí)，在圍巖發(fā)生瞬間巖爆時(shí)，能快速吸收巖爆過程中圍巖瞬間釋放的能量，通過圍巖全斷面吸能錨桿的整體作用，在保證巖體支護(hù)穩(wěn)定的同時(shí)，能有效降低深埋水工隧洞采掘開挖受巖爆影響造成的危害，維護(hù)巖體支護(hù)的安全穩(wěn)定，提高巖體支護(hù)抵御巖爆的能力。
【【附圖說明】】
[0025]圖1為本發(fā)明的吸能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明的吸能裝置與中空注漿錨桿配套使用的示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明的吸能裝置與中空注漿錨桿在發(fā)生圍巖巖爆時(shí)的吸能過程示意圖。
[0028]其中:1_端蓋；2_套筒；3_阻尼材料；4_托盤；5_擋套；6_定位套；7_錐形螺母；8-止?jié){塞；9-中空注漿錨桿；10-巖面；11-漲殼式錨頭；12-第一端部；13-第二端部。
【【具體實(shí)施方式】】
[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)作明進(jìn)一步描述。
[0030]如圖1至圖3所示，一種用于深埋高應(yīng)力水工隧洞圍巖巖爆解危的吸能錨桿，包括中空注漿錨桿9，中空注漿錨桿9上套設(shè)有止?jié){塞8，尾部配合設(shè)置有緊固螺母，所述的中空注漿錨桿9上還套設(shè)有吸能裝置，所述的吸能裝置設(shè)置在所述的止?jié){塞8與緊固螺母之間，用于吸收巖爆過程中圍巖釋放的能量。
[0031]所述的吸能裝置包括定位套6和套筒2，所述的套筒2包括第一端部12和第二端部13，所述的套筒2的內(nèi)腔固定設(shè)置有端蓋I和阻尼材料3，所述的端蓋I設(shè)置在套筒2第一端部12的內(nèi)腔，所述的阻尼材料3的一端與端蓋I相抵，阻尼材料3的另一端延伸至所述的套筒2的第二端部13，所述的套筒2的第二端部的外部套裝有擋套5和托盤4，所述的托盤4活動套裝在套筒2上，所述的擋套5與套筒2固定連接，擋套5用于對托盤4進(jìn)行限位，限制托盤4從套筒2的第二端部13脫離；所述的定位套6設(shè)置在所述的套筒2第二端部13的端口位置。
[0032]所述的端蓋I沿軸向具有貫通端蓋I的內(nèi)腔，端蓋I的內(nèi)腔為圓錐形內(nèi)腔，端蓋I壁厚較大的一端朝向所述套筒2的第一端部端部12設(shè)置；端蓋I通過焊接固定在所述的套筒2第一端部12的內(nèi)腔。
[0033]所述的端蓋I內(nèi)腔的最小直徑大于所述的中空注漿錨桿9桿身部分的最大外徑。
[0034]所述的阻尼材料3沿軸向具有貫通阻尼材料3的內(nèi)腔，阻尼材料3與端蓋I相抵的一端設(shè)置為與所述的端蓋I內(nèi)腔相適配的圓錐形，阻尼材料3的外壁與套筒2的內(nèi)壁粘接連接。
[0035]所述的阻尼材料3的內(nèi)腔為圓柱形腔體，阻尼材料3的內(nèi)腔的直徑大于所述的中空注漿錨桿9桿身部分的最大外徑。
[0036]所述的定位套6選用錐形套，其內(nèi)腔及外表面均為錐形，定位套6的小端朝向所述的套筒2的第二 13端部設(shè)置。
[0037]所述的緊固螺母選用錐形螺母7，錐形螺母7的一端為與所述的定位套6的內(nèi)腔相適配的錐形，所述的錐形螺母7的最大外徑小于套筒2的內(nèi)徑。
[0038]所述的錐形螺母7的另一端為六角螺母結(jié)構(gòu)，錐形螺母7的內(nèi)部為呈與中空注漿錨桿9相配合的波形螺紋狀中空腔體。
[0039]所述的定位套6的最大外徑小于套筒2的內(nèi)徑，并大于端蓋I的最小內(nèi)徑；定位套6的最小內(nèi)經(jīng)大于中空注漿錨桿9桿身部分的最大外徑。
[0040]端蓋I的內(nèi)部為呈圓錐型中空腔體；阻尼材料3緊貼套筒2內(nèi)壁，阻尼材料3的內(nèi)部形成中空結(jié)構(gòu)；擋套5通過焊接與套筒2固定成為一個(gè)整體；錐形螺母7外部呈圓錐型結(jié)構(gòu)，尾部為螺母結(jié)構(gòu)，內(nèi)部呈與中空注漿錨桿配套的波形螺紋狀中空腔體；安裝時(shí)將吸能裝置套裝在中空注漿錨桿9的尾端，再安裝錐形螺母7，即成為吸能錨桿。
[0041]—種用于深埋高應(yīng)力水工隧洞圍巖巖爆解危的方法，包括如下步驟:
[0042]步驟一:在圍巖錨桿鉆孔貼近巖面10的外端進(jìn)行擴(kuò)孔；
[0043]步驟二:將中空注漿錨桿9裝入步驟一中的錨桿鉆孔中并進(jìn)行錨固；