[发明专利]一种摩擦型树脂锚杆及其安装方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及岩体加固领域，特别涉及一种摩擦型树脂锚杆及其安装方法。

背景技术

在地下工程和边坡工程等领域中，锚杆是应用最广泛的岩土加固措施。全世界每年要消耗数百万根岩石锚杆。随着地下工程和深部矿山埋深越来越大，许多水利和交通工程以及金属和非金属地下矿山的都遇到了高地应力问题，此时受开挖卸荷影响的地下工程围岩将承受很高的应力。在高应力作用下，许多较为严重的地质灾害常常发生，如岩体较软弱时常发生软岩大变形、塌方等，而岩体硬脆时则易发生岩爆和冲击地压等。而防治高地应力地质灾害的有效手段仍然是及时有效的锚杆加固措施。

目前，岩体加固领域常见的锚杆类型有砂浆锚杆、水泥药卷锚杆、机械锚杆、管缝锚杆和水胀式锚杆等。各种类型锚杆的不足和缺陷如下所述：

（1）砂浆锚杆：其锚固力主要靠砂浆与孔壁、砂浆与杆体的粘结力提供，其极限伸长量有限，易在锚杆中间被拉断，难以满足大变形岩体的加固需要，且安装周期长，灌浆效果往往难以保证；

（2）水泥药卷锚杆：由于水泥药卷在使用前要在水中浸泡，浸泡时间长短对锚固力影响很大，且安装时必须将水泥药卷搅拌均匀，导致安装工艺复杂，锚固效果较难保证；

（3）机械锚杆：传统的机械锚杆分别在孔底和孔口进行两点锚固，锚固点失效后整个锚杆的加固作用全部消失，因而在高地应力条件下可靠性低；

（4）管缝锚杆：安装费力，杆体易腐蚀，长度有限，锚固力不可靠，其抗拉强度与锚固力不匹配，由于杆体材质问题，有时出现锚杆在中间被拉断的现象；

（5）水胀式锚杆：结构复杂，杆体易腐蚀，制造费工，安装费力，成本高；

（6）树脂锚杆：受材料限制，其极限伸长量很小，易发生脆性断裂，且外锚头处易断裂，难以满足大变形岩体的加固需要。

鉴于传统锚杆在围岩支护中的缺陷，国内外先后研发了多种岩石锚杆。如专利“管式摩擦可拉伸锚杆”，公告号为CN87207128U，它由杆体和套管组成，其主要特点在于杆体头部安设有阻挡件，套管分别由两段大小不等径的行程套管和摩擦套管连接而成，杆体通过机械力压入套管中。当杆体所受拉力超过与套管间的静摩擦力时杆体在恒定阻力下被拉出，当达到设计所需伸长量时，阻挡件起阻止作用。其锚固力相对较小，难以充分发挥锚杆的加固效果，且锚杆加工难度大。

又如专利“全长多点楔胀式管缝锚杆”，公告号为CN1395025，由杆体、法兰套环、托板及楔体组成。锚杆杆体为经冷轧压滚成开口管状的杆体，沿管状杆体全长开有一条开缝，其截面为近似圆形。主要是通过利用楔胀力学原理，塞入楔体使锚杆的杆体膨胀，由于杆体膨胀孔壁产生径向压力，当岩体沿杆体轴向位移时，由径向压力的作用会产生较大的摩擦阻力。该锚杆需打入多个楔形体，施工周期长，且采用中空钢管，防腐性能差，还不适用于含瓦斯地层中煤巷支护。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种结构简单、制造成本较低、易于安装的摩擦型树脂锚杆及其安装方法，该摩擦型树脂锚杆尤其适用于变形量很大地下洞室、隧道以及边坡的加固支护，且能对软岩大变形、岩爆、冲击矿压以及滑坡等地质灾害进行很好的防治。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一、一种摩擦型树脂锚杆，包括由2个及以上相同的长条状树脂材料环向拼接而成的管状杆体、遇水可膨胀的充填物、楔体塞和托盘。其中，管状杆体外表面为粗糙面，长条状树脂材料的横截面呈圆弧状，且长条状树脂材料的拼接处留有缝隙；管状杆体空腔内填充有遇水可膨胀的充填物；楔体塞呈圆台形，可塞入位于钻孔孔口处的管状杆体内以扩张管状杆体的外径；托盘安装于位于钻孔孔口处的管状杆体端部。

上述管状杆体采用纤维强化塑料制成。

上述遇水可膨胀的充填物为粉状或粒状的生石灰、水泥、细砂和外加剂的混合物，且生石灰的质量百分比为60%~90%，水泥的质量百分比为10%~25%，细砂的质量百分比为0~10%，外加剂为固体水玻璃，其质量百分比为0~5%。

上述楔体塞采用纤维强化塑料或钢材制成。

上述托盘为中部有圆孔的方形钢板，且圆孔直径与管状杆体的外径相等。

二、上述摩擦型树脂锚杆的安装方法，依次包括以下步骤：

步骤一，在拟加固的岩体上钻孔，并清孔，所得钻孔孔径与管状杆体外径相等； 

步骤二，将填充有遇水可膨胀的充填物的管状杆体全部浸入水中，待其停止冒泡、但遇水可膨胀的充填物未发生明显膨胀前，将管状杆体从水中取出；

步骤三，将管状杆体插入钻孔中；