本發(fā)明涉及錨固支護(hù)施工，特別是涉及一種新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿及抗沖擊方法。

背景技術(shù)：

1、在深部高應(yīng)力軟巖巷道錨固工程領(lǐng)域，錨桿作為主動支護(hù)體系的核心構(gòu)件，其抗變形能力與能量耗散特性直接決定著地下工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。隨著我國深部資源開采與地下空間開發(fā)的持續(xù)推進(jìn)，工程圍巖呈現(xiàn)出顯著的大變形、強(qiáng)擾動特征。傳統(tǒng)剛性錨桿(如螺紋鋼錨桿)在遭遇圍巖劇烈變形時，往往因材料延展性不足而發(fā)生脆性斷裂，導(dǎo)致錨固系統(tǒng)整體失效。對于防止深部圍巖失穩(wěn)，國內(nèi)外專家學(xué)者提出了眾多頗有成效的研究理論及相關(guān)技術(shù)。其中高預(yù)應(yīng)力支護(hù)是錨桿支護(hù)的發(fā)展方向，錨桿預(yù)緊力是影響支護(hù)效果的最重要因素，目前采用錨桿+螺母+托盤形式獲得的預(yù)緊力，很難達(dá)到屈服載荷的50％～70％，無法充分發(fā)揮支護(hù)材料的性能。當(dāng)前工程實踐暴露的關(guān)鍵矛盾在于：現(xiàn)有錨固技術(shù)無法在實現(xiàn)毫米級大變形(＞200mm)的同時，保持支護(hù)阻力的動態(tài)恒定(波動率＜±5％)并具備兆焦耳量級的高效吸能能力。特別是在深部復(fù)合動力災(zāi)害頻發(fā)區(qū)域，如何構(gòu)建兼具"大變形自適應(yīng)-恒阻耗能-結(jié)構(gòu)自鎖"三重特性的新一代錨桿體系，已成為制約深地工程安全建設(shè)的技術(shù)難題。

2、基于上述技術(shù)問題本發(fā)明提供一種新型雙向恒阻大變形吸能錨桿及抗沖擊方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿及抗沖擊方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一種新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿，包括桿體、尾端變形吸能構(gòu)件、首端變形吸能構(gòu)件；

3、所述桿體插接在鉆孔內(nèi)，且所述桿體的錨固段與鉆孔之間通過錨固劑膠接固定；

4、所述尾端變形吸能構(gòu)件包括承載組件ⅰ、形變組件ⅰ和定位組件??；

5、所述定位組件ⅰ固定在所述桿體的首端；

6、所述形變組件ⅰ套設(shè)在所述桿體上，且與所述定位組件ⅰ抵接；

7、所述承載組件ⅰ設(shè)置在所述桿體上，所述承載組件ⅰ與所述形變組件ⅰ遠(yuǎn)離所述定位組件ⅰ的一端抵接；

8、首端變形吸能構(gòu)件包括承載組件ⅱ、形變組件ⅱ和定位組件ⅱ；

9、所述承載組件ⅱ套設(shè)在所述桿體上，所述桿體的錨固段位于所述承載組件ⅰ與所述承載組件ⅱ之間；

10、所述形變組件ⅱ套設(shè)在所述桿體上，且與所述承載組件ⅱ抵接；

11、所述定位組件ⅱ可拆卸連接在所述桿體上，且與所述形變組件ⅱ遠(yuǎn)離所述承載組件ⅱ的一端抵接。

12、根據(jù)本發(fā)明提供的新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿，所述承載組件ⅰ包括錐形頭，所述錐形頭固定在所述桿體的首端，所述錐形頭與所述桿體之間同軸設(shè)置；

13、所述錐形頭外徑為28.585mm，錐形頭錐角的角度為15°，錐體長25mm，錐形頭圓柱體長20mm。

14、根據(jù)本發(fā)明提供的新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿，所述形變組件ⅰ包括螺紋管，所述螺紋管套設(shè)在所述桿體外壁，所述螺紋管的壁厚為5mm；所述螺紋管一端與所述錐形頭抵接。

15、根據(jù)本發(fā)明提供的新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿，所述承載組件ⅰ包括限位環(huán)，所述限位環(huán)套設(shè)在所述桿體上，所述限位環(huán)與所述螺紋管遠(yuǎn)離所述錐形頭的一端抵接。

16、根據(jù)本發(fā)明提供的新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿，所述承載組件ⅱ包括托盤，所述托盤套設(shè)在所述桿體上，所述托盤與所述限位環(huán)對應(yīng)設(shè)置。

17、根據(jù)本發(fā)明提供的新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿，所述形變組件ⅱ包括膨脹管，所述膨脹管套設(shè)在所述桿體上，所述膨脹管一端與所述托盤抵接。

18、根據(jù)本發(fā)明提供的新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿，所述定位組件ⅱ包括劈裂塞和螺母，所述劈裂塞套設(shè)在所述桿體上，所述劈裂塞為錐形結(jié)構(gòu)，所述劈裂塞直徑較小的一端插接在所述膨脹管內(nèi)，所述螺母螺紋連接在所述桿體上，所述螺母與所述劈裂塞直徑較大的一端抵接。

19、根據(jù)本發(fā)明提供的新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿，所述膨脹管側(cè)壁上沿軸線方向開設(shè)有導(dǎo)向槽，所述劈裂塞的外壁固定有導(dǎo)向塊，所述導(dǎo)向塊滑動連接在所述導(dǎo)向槽內(nèi)。

20、一種新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿的抗沖擊方法，括如下過程：

21、當(dāng)承載組件ⅱ受力小于形變組件ⅱ設(shè)定的恒阻力時，支護(hù)體系處于穩(wěn)定狀態(tài)，形變組件ⅱ不工作，桿體在荷載的作用下產(chǎn)生彈性變形；

22、當(dāng)承載組件ⅱ受力大于形變組件ⅱ設(shè)定的恒阻力時，形變組件ⅱ相對承載組件ⅱ發(fā)生滑動，同時，形變組件ⅰ與定位組件ⅰ之間發(fā)生相對滑動，形變組件ⅰ和形變組件ⅱ都產(chǎn)生徑向膨脹變形吸能收沖擊能量，可提供穩(wěn)定的支護(hù)阻力；

23、當(dāng)初始沖擊能量過大或經(jīng)歷反復(fù)沖擊時，形變組件ⅰ和形變組件ⅱ達(dá)到最大變形長度，當(dāng)圍巖聚集的變形能繼續(xù)升高，桿體所受軸力不斷增大，直至超過桿體的屈服荷載時，桿體塑性變形不斷增大，在這一階段，桿體將通過自身的延伸來實現(xiàn)吸能直至桿體破斷。

24、本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

25、本發(fā)明在首端和尾端分別安裝兩種吸能構(gòu)件，尾端在錐形頭和螺紋管滑動配合下變形讓壓，首端在劈裂塞和膨脹管滑動配合下變形讓壓，從而提供較大支護(hù)阻力，并能夠在重復(fù)擾動沖擊波作用下維持較高吸能效率，能有效降低錨桿損壞。

技術(shù)特征：

1.一種新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿，其特征在于，包括桿體(4)、尾端變形吸能構(gòu)件、首端變形吸能構(gòu)件；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿，其特征在于：所述承載組件ⅰ包括錐形頭(1)，所述錐形頭(1)固定在所述桿體(4)的首端，所述錐形頭(1)與所述桿體(4)之間同軸設(shè)置；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿，其特征在于：所述形變組件ⅰ包括螺紋管(2)，所述螺紋管(2)套設(shè)在所述桿體(4)外壁，所述螺紋管(2)的壁厚為5mm；所述螺紋管(2)一端與所述錐形頭(1)抵接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿，其特征在于：所述承載組件ⅰ包括限位環(huán)(3)，所述限位環(huán)(3)套設(shè)在所述桿體(4)上，所述限位環(huán)(3)與所述螺紋管(2)遠(yuǎn)離所述錐形頭(1)的一端抵接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿，其特征在于：所述承載組件ⅱ包括托盤(5)，所述托盤(5)套設(shè)在所述桿體(4)上，所述托盤(5)與所述限位環(huán)(3)對應(yīng)設(shè)置。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿，其特征在于：所述形變組件ⅱ包括膨脹管(6)，所述膨脹管(6)套設(shè)在所述桿體(4)上，所述膨脹管(6)一端與所述托盤(5)抵接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿，其特征在于：所述定位組件ⅱ包括劈裂塞(7)和螺母(8)，所述劈裂塞(7)套設(shè)在所述桿體(4)上，所述劈裂塞(7)為錐形結(jié)構(gòu)，所述劈裂塞(7)直徑較小的一端插接在所述膨脹管(6)內(nèi)，所述螺母(8)螺紋連接在所述桿體(4)上，所述螺母(8)與所述劈裂塞(7)直徑較大的一端抵接。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿，其特征在于：所述膨脹管(6)側(cè)壁上沿軸線方向開設(shè)有導(dǎo)向槽，所述劈裂塞(7)的外壁固定有導(dǎo)向塊，所述導(dǎo)向塊滑動連接在所述導(dǎo)向槽內(nèi)。

9.一種新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿的抗沖擊方法，基于權(quán)利要求1-8任一項所述的新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿，其特征在于，包括如下過程：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種新型雙向恒阻讓壓吸能錨桿及抗沖擊方法，包括桿體、尾端變形吸能構(gòu)件、首端變形吸能構(gòu)件；桿體插接在鉆孔內(nèi)，且桿體的錨固段與鉆孔之間通過錨固劑膠接固定；尾端變形吸能構(gòu)件包括承載組件Ⅰ、形變組件Ⅰ和定位組件Ⅰ；定位組件Ⅰ固定在桿體的首端；形變組件Ⅰ套設(shè)在桿體上；承載組件Ⅰ設(shè)置在桿體上；首端變形吸能構(gòu)件包括承載組件Ⅱ、形變組件Ⅱ和定位組件Ⅱ；承載組件Ⅱ套設(shè)在桿體上；形變組件Ⅱ套設(shè)在桿體上，且與承載組件Ⅱ抵接；定位組件Ⅱ可拆卸連接在桿體上，且與形變組件Ⅱ遠(yuǎn)離承載組件Ⅱ的一端抵接。本發(fā)明能夠提供較大支護(hù)阻力，并能夠在重復(fù)擾動沖擊波作用下維持較高吸能效率，能有效降低錨桿損壞。

技術(shù)研發(fā)人員：季明,郭康,王秋雨,劉洋,郭紫金,彭俊豪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國礦業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15