一种大变形恒阻周期性让压锚杆的制造方法与工艺

本发明涉及一种锚杆，特别涉及一种大变形恒阻周期性让压锚杆。

背景技术：
锚杆作为一种高效的支护结构，在地下工程中广泛应用。随着浅部资源的日益枯竭，越来越多的金属、非金属矿井进入深部开采。深部复杂的物理环境如：高应力、高渗透压和强烈的开采扰动等因素引起深部岩体出现变形量大、变形持续时间长和冲击地压频率增高等工程问题。普通的锚杆延伸率不足、延伸后强度降低以及不能抗冲击等特点已不能满足深部岩体支护高阻让压和抗冲击的要求。

技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供一种高阻让压、抗冲击效果好的大变形恒阻周期性让压锚杆。本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种大变形恒阻周期性让压锚杆，包括锚杆杆体、套筒、弹性壳、环形锁具、楔子、橡胶垫、垫板和螺母，所述锚杆杆体一端端头设有一个矩形楔槽，所述套筒包括空心套筒段和实心段，在空心套筒段左右两边有一对称的缝槽，缝槽尺寸与所述锚杆杆体端头上的楔子相匹配，实心段端头的外表面上加工有外螺纹，空心套筒段套在锚杆杆体的一端，空心套筒段外侧套装有环形弹性壳，环形弹性壳轴向开有缝槽，环形弹性壳上设有环形锁具，套筒实心段与垫板之间设有橡胶垫，并用螺母将垫板固定于套筒实心段端头。上述的大变形恒阻周期性让压锚杆中，所述锚杆杆体包括普通锚杆杆体段、波纹状表面杆体段，波纹状表面杆体段端头设有一个矩形楔槽，所述空心套筒段内表面呈波纹状，并与锚杆杆体部分的波纹状表面的形状相匹配。上述的大变形恒阻周期性让压锚杆中，所述弹性壳包括等直径段和渐增式直径段，但两端弹性壳的内径与空心套筒段的外径大小一致。上述的大变形恒阻周期性让压锚杆中，所述楔子包含矩形段和扇形段。上述的大变形恒阻周期性让压锚杆中，所述环形弹性壳包裹住空心套筒段。与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过具有波纹状的杆体与具有波纹内表面的套筒间的相互契合，并采用高强度的弹性壳提供较大的径向压力，在围岩变形鼓出变形套筒部分与锚杆杆体产生相对滑移时具有逐渐增大的摩擦阻力（在一个波段内），相对位移超过一个或几个波段之后应力卸载，弹性壳回弹始终保持一定的径向压力，从而使锚杆具有周期性增大的摩擦阻力。锚杆在受到冲击时，能够实现瞬间的大变形（不超过锚杆的最大变形）而不破坏锚杆的整体结构，使锚杆仍具有承载能力，从而实现抗冲击的作用。在锚杆达到最大变形量时，环形锁具锁紧弹性壳、空心套筒和波纹状表面杆体，使杆体不会与套筒分离（此时锚杆达到最大锚固力）。附图说明图1为本发明的结构示意图。图2为本发明中锚杆杆体的结构示意图。图3为图2中I-I剖视图。图4为本发明中楔子的结构示意图。图5为本发明中套筒的结构示意图。图6为本发明中弹性壳的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步的说明。参见图1-6，图1为本发明的结构示意图。本发明包括锚杆杆体1、套筒2、环形弹性壳3、环形锁具4、楔子5、橡胶垫6、垫板7和螺母8。所述锚杆杆体1的结构如图2所示，包括普通锚杆杆体段101和波纹状表面杆体段102，波纹状表面杆体段102端头作强化处理，并开有矩形楔槽103；楔子5的结构如图4所示，楔子5包含矩形段501和扇形段502。所述套筒2的结构如图5所示，所述套筒2包括空心套筒段201和实心段202，实心段202在端头一定距离表面有外螺纹205，空心套筒段201内表面为波纹状内表面203，端头为大直径端头，且对称开有楔缝槽204。如图6所示，所述环形弹性壳3包括渐增式直径段301和等直径段302，且开有一个楔缝槽303；所述环形锁具4为高强度环形锁具。本发明中，所述普通锚杆杆体段101与波纹状表面杆体段102连接处作强化处理保证连接处不是锚杆断裂的危险区。所述波纹状表面杆体段102有矩形楔槽的端头作强化处理确保受压不易变形和破坏。本发明中，所述环形弹性壳3分为等直径段302和渐增式直径段301，目的在于当环形锁具处于等直径段时，弹性壳能够自由张开，实现锚杆的大变形让压作用，当环形锁具处于渐增式直径段时，弹性壳和空心段套筒的径向变形被锁死，使波纹状杆体与空心套筒之间不能产生相对位移而分离。本发明的装配安装过程：首先将锚杆杆体1的波纹状表面杆体段102装入套筒2的空心套筒段201内，使矩形楔槽103对准楔缝槽204。然后将环形弹性壳3的渐增式直径段一端从套筒2的实心段202一端套入直至空心套筒段201的大直径端头处。将环形锁具4同样从套筒2的实心段202一端套入并置于环形弹性壳3的等直径段302。将楔子5穿过楔缝槽303和楔缝槽204插入矩形楔槽103中，利用装配应力楔紧。将上述部分构件装入锚杆直径不等的锚杆孔中，（锚杆孔为同心锚杆孔，里面一段直径较小，靠近孔口一段直径较大），普通锚杆杆体部分放入小直径锚杆孔中，其余部分置于大直径锚杆孔中。最后将橡胶垫垫板和螺母依次按照图1所示安装好。本发明的周期性增阻让压抗冲击作用原理：当岩体变形时，锚杆杆体1和套筒2产生相对移动，而两者的接触部分为波纹状接触面，在相对移动过程中受到弹性壳的径向压力的作用下摩擦阻力逐渐增大，当相对位移超过一个波段长度时，径向应力突然卸载，弹性壳随之回弹又重新进入下一个增阻周期，同时锚杆产生大变形，实现让压作用。此外，由于本发明锚杆的变形让压是通过结构的周期性变化实现的，在有冲击地压时能实现短时间内的大变形而不不破坏杆体结构，一定程度上具有抗冲击的作用。