专利名称：锚杆预应力控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种锚杆预应力控制装置，适用于高地应力区岩石隧道、巷道和硐室支护锚杆安装过程的预应力控制与运行后期的应力松弛补偿，需与高强预应力岩石锚杆配套使用；也可用于其它岩土工程(如岩质边坡)锚杆支护结构的预应力控制与应力松弛补偿。
技术背景随着资源开采深度的增加，地应力增大、地质条件恶化，导致矿井深部巷道围岩支护的难度加大。巷道开挖后，由于应力重分布导致洞周应力集中，巷道自由面一侧应力减为零，围岩由开挖前的三向应力状态转化为二向应力状态，开挖扰动区内的围岩受到的压剪应力超过其长期强度，如不及时有效地支护，围岩很快由表及里发生破裂失稳。
因此，要维护巷道的稳定，首先必须在巷道开挖后尽快恢复和改善围岩的应力状态，将巷道开挖后因二次应力调整形成的二向应力状态恢复到三向应力状态。改善和恢复应力状态的措施越及时越有利于围岩稳定；巷道自由面上的压应力恢复得越高，越有利于围岩稳定。这就要求巷道开挖后必须立即支护，而且初期支护力(预应力)必须达到足够的量值。对深度在800～1000米左右的岩石巷道，即使在自重应力作用下，其竖向原岩应力也高达20～30MPa，在煤系地层中一般都赋存了很高的构造应力，以致于水平应力和垂直应力均远高于岩体自重引起的原岩应力，而且水平地应力通常是垂直地应力的1.25～2.5倍。理论分析和工程实践表明，对煤矿深部岩石巷道而言，要想取得充分有效的支护效果，必须使锚杆预应力达到80kN以上。然而现场用的锚杆常因施工时预应力偏低和不均衡，达不到预期的围岩支护加固效果。由于岩石材料本身具有的应力松弛特性和围岩整体位移逐步由围岩表面向深处发展两方面的原因，锚杆的锚固力在达到峰值以后将随着时间的推移而逐步降低。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种锚杆预应力控制装置，可对锚杆安装过程中的预应力大小进行调整，对预应力锚杆的施工质量进行控制；对锚杆运行后期出现的应力松弛起到补偿作用。该装置结构简单，价格低廉，易于推广应用。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术措施，该装置由预应力标示杆、应力松弛自补偿高强弹簧、弹簧护筒组成。预应力标示杆上具有反映锚杆预应力大小的标示刻度值，应力松弛自补偿弹簧可在弹簧护筒内伸缩滑动。通过预应力标示杆上与弹簧护筒端部平齐的标示线可即时判断锚杆安装过程中所承受的预应力大小，既可以按照设计值对预应力的大小进行调整，又可用于检验锚杆的施工质量；应力松弛自补偿弹簧对锚杆运行后期出现的应力松弛能起到一定的补偿作用，同时还可以对锚杆起到增阻延伸的作用；弹簧护筒对弹簧起到保护作用，避免喷射混凝土侵入造成弹簧失效。
图1锚杆预应力控制装置结构示意图图2锚杆预应力控制装置与锚杆配套使用示意图具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
如图1、图2所示，将螺母4、标示杆1、弹簧2、弹簧套筒3与托板6依次套装在锚杆杆体5上，托板6与岩面密贴。螺母4与锚杆5通过丝扣联结，其余部件串装在锚杆5上，拧紧螺母4，预应力标示杆1压紧弹簧2，这样在弹簧2受到压力时会通过螺母4传给锚杆杆体5一拉应力。应力松弛自补偿弹簧2封装在弹簧套筒3内，弹簧护筒3对弹簧2起到保护作用，标示杆1压紧弹簧2能够在弹簧护筒3内滑动，其位移量等于弹簧2的压缩变形量，并与其所受的压力值呈正比关系，根据此正比关系在预应力标示杆1上预先刻上刻度，其数值同时也能反映锚杆所受力的大小，这样就能通过标示杆1上的刻度直观反映锚杆预应力的大小。安装锚杆时通过大扭矩机具拧紧螺母，通过标示杆1上的刻度控制锚杆预应力的大小。由于围岩本身具有应力松弛特性，而且，围岩的整体位移随时间的推移会逐步由围岩表面向深处扩展，当锚杆应力达到峰值后将会随时间逐渐松弛，因而发生锚杆支护失效。使用高强弹簧后，利用杆体材料的刚度系数远大于弹簧的刚度系数这一特性可以实现应力补偿。
权利要求1.一种锚杆预应力控制装置，它由标示杆(1)、弹簧(2)和弹簧套筒(3)组成，其特征是将螺母(4)、标示杆(1)、弹簧(2)、弹簧套筒(3)与托板(6)依次装在锚杆杆体(5)上，托板(6)与岩面密贴，螺母(4)与锚杆杆体(5)通过丝扣连接，标示杆(1)、弹簧(2)、弹簧套筒(3)串装在锚杆杆体(5)上，拧紧螺母(4)，标示杆(1)压紧弹簧(2)。
2.根据权利要求1所述的锚杆预应力控制装置，其特征在是弹簧(2)封装在弹簧套筒(3)内。
专利摘要本实用新型公开了一种锚杆预应力控制装置，该装置由标示杆、弹簧、弹簧套筒组成，其特征是将螺母、标示杆、弹簧、弹簧套筒与托板依次装在锚杆杆体上，托板与岩面密贴，螺母与锚杆杆体通过丝扣连接，标示杆、弹簧、弹簧套筒串装在锚杆杆体上，拧紧螺母，标示杆压紧弹簧，弹簧封装在弹簧套筒内。该装置结构简单、适用于高地应力区岩石隧道、巷道和硐室的锚杆支护。
文档编号E21D21/00GK2780993SQ20042005795
公开日2006年5月17日 申请日期2004年12月24日 优先权日2004年12月24日
发明者张华 , 刘泉声 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所