专利名称：一种剪切套管式让压锚杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种软岩巷道或动压巷道的支护设备，特别是涉及一种套管式让压锚杆，属于岩土工程锚固领域。
背景技术：
让压锚杆是软岩巷道、动压巷道及其他复杂条件下支护的重要发展方向。软岩或动压巷道变形的特点要求锚杆能提供恒定的锚固力，而且还能适应围岩的较大变形而被拉伸相当长度，使锚杆既能维护好围岩而不致垮落，又有很好的让压性，达到支护的目的。让压锚杆的可伸长工作原理归纳为杆体可伸长和结构元件滑动可伸长两大类。套管是常用的提供伸长能力的结构元件，相关的可伸长锚杆较多。套管可设置于锚孔外也可以设置在锚孔内。连传杰等人在文《高预应力让压锚杆数值模拟方法研究》(岩土工程学报2008年第10 期)提出的让压锚杆为套管在锚孔外布置，即在螺母与托盘之间增加了一个让压套管。锚孔外布置的套管，虽然结构简单，但受托盘安设质量和壁面围岩破坏的影响较大，同时影响巷道断面的有效利用。相应地，锚孔内布置套管的可拉伸锚杆较多，如专利号872071 公开的管式摩擦可拉伸锚杆，杆体需通过机械力压入套管中，结构复杂；专利号89205179. 5 公开的管缝式可拉伸锚杆，其杆体为开缝钢管，承载强度不高，钢管如果横向变形，则拉伸能力降低；专利号201010196197. 2公开的恒阻大变形锚杆，设有筒状恒阻装置，但其套筒与杆体是完全螺纹连接，不利于实现恒阻与大变形的双重功能，套筒与杆体的制作工艺均复杂；专利号201120066745. X公开的摩擦套筒式大变形锚杆，但其摩擦齿布置于套管内壁，套筒制作工艺复杂，不利于推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种剪切套管式让压锚杆，以解决现有套管式可伸长锚杆承载能力低、恒阻与大变形功能不均衡、结构复杂不利推广的问题。为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有较高的承载能力同时具备恒阻与大变形双重功能的剪切套管式让压锚杆，所述让压锚杆提出的解决方案为，一种剪切套管式让压锚杆，主要由杆体、套管、托盘和螺母构成，所述套管包括大内径段和小内径段；所述杆体不能穿过所述套管的小内径段，可穿过所述套管的大内径段。进一步的，所述杆体留置在所述套管内，其表面设有一定数量的剪切核，采用限位圆栓将设有剪切核的杆体部分限制于所述套管的大内径段内。所述套管内的杆体设有圆柱形阻挡块；所述圆柱形阻挡块的外径与所述套管的大内径相匹配，圆柱形阻挡块能在所述套管的大内径段内滑动；所述剪切核材料的剪切强度小于所述圆柱形阻挡块及所述套管材料的剪切强度；所述剪切核按轴向横截面对称布置，每截面设置数量大于等于2个。进一步的，可以将所述剪切核设置为圆弧形。
进一步的，所述剪切核焊接于杆体上。采用上述技术方案的剪切套管式让压锚杆，套管加工制作简单，摒弃了套管(筒) 内加摩擦齿的复杂结构，锚杆表面剪切核的焊接操作方便，锚杆让压能力容易调控，锚杆杆体也能采用高强度材料，可方便提高锚杆整体承载能力。综上所述，本发明是一种适应软岩或动压巷道变形破坏特点，具备大变形与恒阻双重功能同时具有较高承载能力的针对性强、制作加工简单、操作简便的剪切套管式让压锚杆。
图1是本发明实施例1的套管套接于锚杆头的剪切套管式让压锚杆结构示意图。图2是本发明实施例2的套管套接于锚杆尾的剪切套管式让压锚杆结构示意图。图3是实施例锚杆的a-a剖面图。图4是锚杆杆体与套管相互套接的空间示意图。
具体实施例方式以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。本发明提供的剪切套管式让压锚杆，锚杆体1可采用高强度螺纹钢材料制成，锚杆让压构件的变形能力来自于杆体1表面剪切核5与套管2小内径段的相互剪切作用，采用端头锚固方式，并通过安设托盘3紧固螺母4形成一定预应力。实施例1 参见图1所示，套管2套接于锚杆头时，首先按锚固设计规范选择螺纹钢加工巷道支护所需的锚杆杆体1，一般为圆形截面，然后加工出一小一大两种内径的圆形套管2，套管2的小内径与锚杆杆体1的外径相匹配，套管2的大内径与圆柱形阻挡块6的外径相匹配，套管2轴向长度按围岩适宜的变形量确定；通过在锚杆体1表面焊接有一定数量及间距的剪切核5和在杆端焊接阻挡块6，使适宜长度的锚杆体1限制在套管2的大内径段，并通过限位圆栓7使锚杆体1只能向套管2的小径段滑动，至此，完成锚杆体1与套管2 套接；根据锚孔孔径和套管2的外径选择合适直径和长度的树脂锚固剂用于套管2的锚固， 此时应避免锚杆杆体1被锚固粘结，当套管2牢靠得锚固于锚杆头后，开始紧固托盘3和螺母4对锚杆杆体1进行预紧。围岩变形时使锚杆处于拉拔状态，锚杆杆体1有被拉出套管 2的趋势，当套管2小径段形成的剪切阻力大于剪切核5的剪切强度时，剪切核5被剪断， 锚杆被拉出与剪切核5间距相应的长度，并向孔外方向滑动，表现出让压能力，当所有剪切核5剪断后，圆柱形阻挡块6将阻止杆体1向套管2外滑动，锚杆才失去让压功能，至此将表现出与普通螺纹钢锚杆相应的高承载能力。实施例2 参见图3所示，套管2套接于锚杆尾时，锚杆体1与套管2的加工及相互套接，和实施例1相同，此时应根据锚孔孔径和杆体1的外径选择合适直径和长度的树脂锚固剂用于杆体1的端头锚固，此时套管2的外表面要加工出螺纹用于安设托盘3和螺母 4。锚杆让压与承载机理与实施例1亦相同。图3是实施例1、2中锚杆的a-a剖面图，反映了套管2与剪切核5的尺寸关系，剪切核5的剖面数量为四个的情况，这可根据其让压时所要保持的承载能力确定，剪切核5的布置应对称于于杆体截面形状，确保所有核受力均勻。
图4是锚杆杆体与套管相互套接的空间示意图，反映了杆体1、套管2、剪切核5、圆柱形阻挡块6的套装情况。本发明是一种剪切套管式让压锚杆，该锚杆的套管加工制作简单，锚杆表面剪切核的焊接操作方便，锚杆让压能力容易调控，套管受剪让压并仍保持一定的抗力，能实现对软岩或动压巷道的有效支护。以上实施例并非本发明的全部内容，只是本发明的两种不同的 较好推广例，一切在本发明精神范围内所做的等同替换或变化，都将在本发明保护范围以内。
权利要求
1.一种剪切套管式让压锚杆，主要由杆体(1)、套管O)、托盘(3)和螺母(4)构成，其特征在于所述套管( 包括大内径段和小内径段02)；所述杆体(1)不能穿过所述套管的小内径段(21)，可穿过所述套管的大内径段(22)。
2.根据权利要求1所述的一种剪切套管式让压锚杆，其特征在于所述杆体(1)留置在所述套管内，其表面设有一定数量的剪切核(5)，采用限位圆栓(7)将设有剪切核 (5)的杆体部分限制于所述套管的大内径段内。所述套管内的杆体设有圆柱形阻挡块(6)；所述圆柱形阻挡块(6)的外径与所述套管的大内径相匹配，圆柱形阻挡块(6)能在所述套管的大内径段0 内滑动； 所述剪切核(5)材料的剪切强度小于所述圆柱形阻挡块(6)及所述套管(2)材料的剪切强度；所述剪切核(5)按轴向横截面对称布置，每截面设置数量大于等于2个。
3.根据权利要求2所述的剪切套管式让压锚杆，其特征在于所述剪切核(5)为圆弧形。
4.根据权利要求2或3所述的剪切套管式让压锚杆，其特征在于所述剪切核(5)焊接于杆体⑴上。
全文摘要
本发明公开了一种剪切套管式让压锚杆，套管设计成具有一大一小两种内径的圆形长管，锚杆杆体表面焊接有一定数量及间距的剪切核，通过剪切核与套管小内径段的相互剪切作用实现变形让压能力，锚杆杆体可采用高强度材料制成，锚杆的承载能力可得到保证。本发明能适应软岩或动压巷道变形破坏特点，具备大变形与恒阻双重功能同时具有较高承载能力，具有针对性强、制作加工简单、操作简便、利于推广的优点。
文档编号E21D21/00GK102359386SQ20111033248
公开日2012年2月22日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者彭云, 李夕兵, 王斌, 赵伏军, 陈玲, 龙专 申请人:湖南科技大学