[发明专利]一种让压长度可调的多级承载大变形锚杆

说明书

本发明提供了一种让压长度可调的多级承载大变形锚杆，杆体的首端设置有外螺纹段，其末端设置有内锚固段；杆体在内锚固段和外螺纹段之间为主杆体部分；外螺纹段的外部设有外螺纹；内锚固段呈圆台状，且大径端位于杆体末端的一侧；主杆体部分的末端设有第一螺旋锚固段，第一螺旋锚固段由柱体绕其中心螺旋扭转形成；托盘套设在外螺纹段的外侧，螺母连接在外螺纹段的外侧；定压垫片套设在外螺纹段的外部，并位于托盘和螺母之间；定压垫片为设定抗剪强度的刚性垫片；限位环滑动的套设在主杆体部分的外侧，其内径大于主杆体部分的外径，且小于内锚固段大径端的外径。该锚杆结构简单、制作成本低，其让压长度可调，便于直观的了解锚杆的工作状态。

技术领域

本发明属于工程支护技术领域，具体是一种让压长度可调的多级承载大变形锚杆。

背景技术

锚杆支护能够充分调动围岩的自承载能力，相对于以钢拱架为代表的被动支护方式，具有施工方便，成本低等优点，因而广泛应用于各类隧道及地下工程中。然而，随着地下工程的开挖深度不断加大，越来越多的交通隧道及矿山巷道中出现了挤压大变形现象，以往在浅部工程中常用的螺纹钢锚杆由于其杆体极限延伸率仅为20%左右，在围岩尚未变形稳定时就已经破断失效，因而难以控制挤压大变形隧道围岩的稳定，导致这类工程往往需要多次翻修，进而造成了大量的人力财力消耗。

为解决这类大变形支护的难题，市场上出现了多种适用于大变形围岩加固的让压屈服锚杆，屈服锚杆按其屈服原理大致可分为锚头屈服型和杆体屈服型。锚头屈服型是在内锚固段（或外锚固段）增设可持续变形的屈服装置（如可使杆体在其内滑动的套筒）来实现恒阻屈服，这类通过设置屈服装置的大变形锚杆由于结构较为复杂，制作成本相对较高，而很难大面积应用于各类工程支护。杆体屈服型则是用杆体在锚固体中整体滑移或杆体屈服伸长来实现屈服的，杆体材料通常是具有特殊外形的钢材，或具有高强度、长屈服变形能力的特征，或杆体形状设计较为特别（如波纹形），可维持一定荷载下较大变形。较为代表的例如南非的椎体锚杆（椎体剪切锚固体实现整体滑移）、管缝式锚杆（杆体与钻孔围岩之间摩擦滑移）以及挪威的D锚杆（锚固点间的杆体自由变形），这类锚杆的特点是杆体结构较为简单，制造成本也较低，但是其存在承载能力相对较底（椎体锚杆和管缝式锚杆）或屈服变形量有限（D锚杆）的问题。除此之外，以上各种类型屈服锚杆由于其承载特性曲线往往仅有两个阶段（增阻阶段和恒阻阶段），让压长度无法预先设定，无法很好的实现先让后抗的支护理念，难以做到在屈服让压的同时达到预定变形控制。与此同时，由于锚杆支护属于隐蔽工程，掌握锚杆的工作状态以及围岩的变形量等关键信息对工程技术人员把握围岩状态和优化设计方案至关重要，而传统锚杆尚不具备直观展示锚杆工作状态的功能，需要额外安装压力传感器或位移传感器才可以了解锚杆的工作状态。

因此，基于以上传统锚杆中存在的不足，亟需一种具有让压长度可调、结构简单、多级承载等优点的大变形锚杆，以更好的提高锚杆支护技术在挤压大变形岩石工程中的适应能力。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种让压长度可调的多级承载大变形锚杆，该锚杆结构简单、制作成本低，便于大面积应用于各类工程支护中，同时，其让压长度可调，便于直观的了解锚杆的工作状态。

为了实现上述目的，本发明提供一种让压长度可调的多级承载大变形锚杆，包括杆体、托盘和螺母、定压垫片和限位环；

所述杆体的首端设置有外螺纹段，其末端设置有内锚固段；杆体在内锚固段和外螺纹段之间为主杆体部分；

所述外螺纹段的外部设置有外螺纹；所述内锚固段呈圆台状，且大径端位于杆体末端的一侧；

所述主杆体部分的末端设置有第一螺旋锚固段，所述第一螺旋锚固段由柱体绕其中心螺旋扭转形成；

所述托盘滑动的套设在外螺纹段的外侧，所述螺母通过螺纹配合连接在外螺纹段的外侧，且较托盘靠近杆体的首端；