[发明专利]一种中空锚杆钢及包含该锚杆钢的注浆锚杆

说明书

技术领域

本发明涉及矿山及岩土锚固工程技术领域，尤其涉及到一种中空锚杆钢及包含该锚杆钢的注浆锚杆。

背景技术

目前国内外广泛应用中空注浆锚杆支护或加固隧道、矿山井巷以及边坡和深基坑工程。中空注浆锚杆既是支护用的锚杆又兼做注浆管，注浆材料通过锚杆的中空结构充填围岩裂隙对围岩起到加固作用，同时充填锚杆孔实现锚杆的全长锚固。

中空注浆锚杆对岩土工程的锚固作用是通过限制所锚固范围内的围岩位移来实现的，当巷道围岩发生位移或离层时中空注浆锚杆通过固化后的注浆材料向围岩提供约束，限制围岩的离层或破坏，保持围岩的完整性，并与围岩一起承担载荷。影响中空注浆锚杆锚固力的因素有多种，其中杆体外形对锚固力的大小起着决定性的作用，如带有螺纹的锚杆比光面杆体的锚固力大很多。

锚杆的锚固力是由杆体表面与锚固材料和孔壁与锚固材料之间的相互作用决定的。当锚杆轴向受力时，锚杆的横肋与锚固材料受到剪切力，由于中空注浆锚杆杆体的抗剪强度与锚固材料的抗剪强度通常相差10倍左右，杆体与锚固材料就存在抗剪力匹配问题。因此，从注浆锚杆加固围岩的原理出发，锚杆杆体外表面就存在一个最佳外形。但现有中空注浆锚杆的外形仅考虑的是螺纹既能起到一定的锚固作用，又可以直接安装预紧螺母和连接套，锚杆杆体表面的螺距设计为小于或等于牙底宽的两倍，从而导致锚固材料与锚杆横肋抗剪力不匹配，降低了锚杆锚固性能。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种中空锚杆钢及包含该锚杆钢的注浆锚杆，锚杆的外形与锚固材料的抗剪力匹配更好，使锚杆的锚固力得到大幅提高。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种中空锚杆钢，其外表面设有螺纹，所述螺纹的牙底宽为1.5mm~6mm，螺纹的牙高为0.6mm~2.5mm，螺纹螺距为牙底宽的3~10倍，螺纹既可以是左旋螺纹，也可以是右旋螺纹。

本方案通过对现有技术中螺纹结构参数的改变，使得注浆材料与杆体螺纹的抗剪力趋于接近，从而使锚杆与锚固材料的抗剪性能相匹配，不仅提高了锚杆杆体材料的利用率，而且大大提高了锚杆的锚固力。

作为优选，所述螺纹的牙形为梯形或波形。梯形、波形螺纹的牙顶均具有一定宽度，与注浆材料结合后具有更强的抗剪性能。

一种注浆锚杆，包括上述技术方案中的中空锚杆钢制成的杆体、止浆塞、托盘和螺母，所述中空锚杆钢杆体一端加工尾部螺纹，尾部螺纹上配拧螺母，中空锚杆杆体自下而上套有螺母、托盘和止浆塞。使用上述技术方案制成的注浆锚杆与注浆材料的抗剪性能匹配更好。

作为优选，所述尾部螺纹为标准螺纹，且所述尾部螺纹沿中空锚杆钢轴向的长度为80mm~150mm。标准螺纹加工难度较低，其长度设置为80mm~150mm，既能满足较高的预紧力需要，又保证了较大的调节范围，在使用时十分方便。

作为优化，所述尾部螺纹对应的中空锚杆钢内部还设有单向阀，所述单向阀由螺母所在端向另一端开启。通过设置单向阀，施工完后可防止浆液倒流。

作为优化，所述中空锚杆钢杆体远离所述螺母的一端还设置有涨壳。通过设置涨壳，即使在不使用树脂锚固剂时也能进行锚固，扩大了应用范围。

本发明的有益效果为：

1、与现有波形中空注浆锚杆相比锚固力提高30%以上；

2、由于扩大了横肋间距，提高了杆件抗拉强度及材料的利用率；

3、单向阀组件防止浆液逆流，减少了注浆材料的浪费，提高加固围岩的效果；

4、本注浆锚杆结构简单，加工制作方便，成本低，注浆加固效果好。

附图说明

图1为本发明锚杆结构示意图；

图2为本发明单向阀结构示意图；

图3为锚杆锚固性能测试后部分试样图；

图4为带梯形螺纹试样的力-位移曲线图；

图5为带波形螺纹试样的力-位移曲线图；

图6为带矩形螺纹试样的力-位移曲线图；

图7为本发明锚杆钢结构示意图；

图8为图7中I处放大视图；

图中所示：

1、螺母，2、托盘，3、止浆塞，4、中空锚杆钢杆体，5、涨壳，6、单向阀，s、螺距，b、牙底宽。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

一种中空锚杆钢，其外表面设有螺纹，所述螺纹的牙形为梯形或波形，所述螺纹的牙底宽为1.5mm~6mm，螺纹的牙高为0.6mm~2.5mm，螺纹螺距为牙底宽的3~10倍，即s=3b~10b。