适应于岩质边坡生态修复的锚杆及其施工方法

本发明涉及边坡防护，尤其涉及一种适应于岩质边坡生态修复的锚杆及其施工方法。

背景技术：

1、传统边坡修复无法满足人们对环境的要求，因此生态护坡成为常态。但是西北地区由于特殊的地理环境以及气候问题，在进行边坡生态修复后，往往恢复效果不佳，植被常呈现出存活时间短、覆盖率低等现象。

2、导致这些问题的关键原因之一，便是水分供给的不及时。由于干旱环境下，水资源本身较为缺乏，且边坡表层的蒸散大，人工所补充的水分大部分被蒸发，而用于植物蒸腾作用的水分较少，因此植被无法得到充分的水分补给。

3、在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

4、当前的岩质边坡生态修复技术普遍从基材的保水性能入手，在考虑岩体浅层结构以及补水方式方面少有研究。即使存在的少量研究，但效果仍不够好。

5、因此需要一种适应于岩质边坡生态修复的锚杆及其施工方法，以至少部分地解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种适应于岩质边坡生态修复的锚杆及其施工方法，可以进行储水和补水，满足不同条件下的植被生长需求。

2、第一方面，本发明提供一种适应于岩质边坡生态修复的锚杆，所述锚杆包括：

3、杆体，所述杆体为中空且两端开口的长管状结构，所述杆体沿轴向方向自底端往上间隔设置用于收集岩体内部渗流的裂隙水的集水孔，所述杆体在所述集水孔的相对侧位置沿轴向方向自底端往上间隔设置用于将所述锚杆收集的所述裂隙水和补充进所述锚杆的水向岩体浅表层输出的出水孔；

4、固定在所述杆体的底端的锚头，所述锚头构造为中空的棱柱结构且除连接部位之外剩余部分均位于所述杆体的外部，所述锚头内放置用于实时获取所述锚杆内部的含水状态的水分传感器，所述锚头的外周面间隔设置向外凸起的突起；

5、可拆卸地套设在所述杆体的顶部的止浆塞；

6、可拆卸地套设在所述杆体的顶部的垫板，所述垫板向下抵接至所述止浆塞且垂直于所述杆体；以及

7、注浆护管，所述注浆护管能够插设在所述杆体内并能够从所述杆体内拔出，其中，所述注浆护管插设在所述杆体内时对所述集水孔和所述出水孔进行封闭。

8、根据本发明的锚杆，设计中空的杆体，在杆体上的对立位置分别设置集水孔和出水孔，配合透水性砂浆，提升岩质边坡内裂隙连通率，增大水汽在岩体内部的渗透能力，并作为补水与储水通道，避免水分过度蒸发的同时还能保证植物的需水要求，延长边坡植被生长时间，增大覆盖度，提升生态恢复效果。

9、可选地，所述出水孔的孔径及所述出水孔之间的间距，分别小于所述集水孔的孔径及所述集水孔之间的间距；所述出水孔的数量多余所述集水孔。

10、可选地，所述出水孔的孔径为4-6mm，所述出水孔之间的间隔为30-40mm，所述出水孔的数量为15-20个，所述集水孔的孔径为8-12mm，所述集水孔之间的间隔为80-120mm，所述集水孔的数量为3-5个。和/或所述杆体的长度为1500-2000mm，所述杆体的直径为25-35mm，所述杆体的壁厚为3-5mm。

11、可选地，所述止浆塞滑动地套接在所述杆体上，所述止浆塞具有滑动穿过所述杆体的穿孔；所述垫板螺接在所述杆体上，所述杆体和所述垫板各自具有供螺接的螺纹结构，所述杆体上还螺接有用于紧固所述垫板的螺母。

12、可选地，所述锚头的直径大于所述杆体。

13、可选地，所述垫板套设在所述杆体上时，所述垫板与所述杆体的顶端之间还留有间距，以用于挂网支护。

14、第二方面，本发明还提供一种适应于岩质边坡生态修复的锚杆施工方法，基于上述技术方案的锚杆，所述施工方法包括以下步骤：

15、在边坡坡面向下倾斜钻孔，清理钻好的孔；

16、在孔口塞紧止浆塞并保持至注浆完毕，以保证注浆过程中的注浆压力，注浆机的注浆管穿过止浆塞开始注入透水性砂浆，直至注浆完成；

17、注浆护管插入锚杆的杆体中，封闭集水孔和出水孔；

18、以锚头位于孔底的方向将锚杆滑动穿过止浆塞塞入注好浆的孔内，旋转杆体使锚杆稳定并使出水孔位于下方、集水孔位于上方，然后依次套上垫板、螺母，以稳固锚杆；

19、砂浆固化后，拔出注浆护管。

20、可选地，钻孔之前，利用无人机技术、红外热成像技术和激光扫描技术进行无损探测，识别岩质边坡浅表层的裂隙分布状态，包括测量结构面产状、形态、尺寸、间距与张开度基本要素，并确定其基本分布函数；

21、利用蒙特卡洛法重构裂隙三维网络模型，依照反演的裂隙模型，计算每个边坡的裂隙连通率ηji，

22、

23、其中，ηji为划分的j组、i组不同结构面之间的连通率，λνj为j组结构面的体密度，为平均裂隙度，为j组结构面的平均半径，rj为在j组中任一结构能同时交切第i组中两个以上结构面而引起连通作用的最小半径长度；

24、选择裂隙连通率ηji低于40％的地方作为钻孔位置。

25、可选地，钻孔时，采用冲击钻进的同时辅以回转削切，钻孔孔径为40-60mm。和/或注浆时，注浆管下至距孔底50-150mm处，注浆机的注浆压力控制在0.4～0.6mpa，注浆管保证注浆饱满密实。

26、可选地，所述透水性砂浆由粗骨料、水泥、混凝土增强剂与水配制而成，其中粗骨料1650kg/m3，水泥300-350kg/m3，混凝土增强剂12kg/m3，水120kg/m3，渗透系数为10-3-10-4m/s。

27、根据本发明的施工方法，其操作步骤简单、合理，效率高。

28、通过利用根据本发明实施例的技术方案，可以获得的有益效果至少在于：

29、根据本发明的锚杆，通过在杆体上的对立位置分别设置集水孔和出水孔，配合透水性砂浆，可进行补水与储水，避免水分过度蒸发的同时还能保证植物的需水要求，提升生态恢复效果。

30、本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

31、本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

技术特征：

1.一种适应于岩质边坡生态修复的锚杆，其特征在于，所述锚杆包括：

2.根据权利要求1所述的锚杆，其特征在于，所述出水孔的孔径及所述出水孔之间的间距，分别小于所述集水孔的孔径及所述集水孔之间的间距；所述出水孔的数量多余所述集水孔。

3.根据权利要求2所述的锚杆，其特征在于，所述出水孔的孔径为4-6mm，所述出水孔之间的间隔为30-40mm，所述出水孔的数量为15-20个，所述集水孔的孔径为8-12mm，所述集水孔之间的间隔为80-120mm，所述集水孔的数量为3-5个；和/或

4.根据权利要求3所述的锚杆，其特征在于，所述止浆塞滑动地套接在所述杆体上，所述止浆塞具有滑动穿过所述杆体的穿孔；所述垫板螺接在所述杆体上，所述杆体和所述垫板各自具有供螺接的螺纹结构，所述杆体上还螺接有用于紧固所述垫板的螺母。

5.根据权利要求4所述的锚杆，其特征在于，所述锚头的直径大于所述杆体。

6.根据权利要求5所述的锚杆，其特征在于，所述垫板套设在所述杆体上时，所述垫板与所述杆体的顶端之间还留有间距，以用于挂网支护。

7.一种适应于岩质边坡生态修复的锚杆施工方法，其特征在于，所述施工方法包括：

8.根据权利要求7所述的施工方法，其特征在于，钻孔之前，利用无人机技术、红外热成像技术和3d激光扫描技术进行无损探测，识别岩质边坡浅表层的裂隙分布状态，包括测量结构面产状、形态、尺寸、间距与张开度基本要素，并确定其基本分布函数；

9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，钻孔时，采用冲击钻进的同时辅以回转削切，钻孔孔径为40-60mm；和/或

10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于，所述透水性砂浆由粗骨料、水泥、混凝土增强剂与水配制而成，其中粗骨料1650kg/m3，水泥300-350kg/m3，混凝土增强剂12kg/m3，水120kg/m3，渗透系数为10-3-10-4m/s。

技术总结
本发明提供一种适应于岩质边坡生态修复的锚杆及其施工方法，其中锚杆包括：杆体沿轴向方向自底端往上间隔设置用于收集岩体内部渗流的裂隙水的集水孔，杆体在集水孔的相对侧位置沿轴向方向自底端往上间隔设置用于将锚杆收集的裂隙水和补充进锚杆的水向岩体浅表层输出的出水孔；固定在杆体的底端的锚头为中空的棱柱结构，锚头内放置水分传感器，锚头的外周面间隔设置突起；可拆卸地套设在杆体的顶部的止浆塞；可拆卸地套设在杆体的顶部的垫板，垫板向下抵接至止浆塞且垂直于杆体；注浆护管能够插设在杆体内并能够从杆体内拔出，注浆护管插设在杆体内时对集水孔和出水孔进行封闭。根据本发明提供的锚杆，可进行储水和补水，满足植被生长需求。

技术研发人员：包含,敖新林,晏长根,郑涵,兰恒星,徐玮,刘力,尹晓晴
受保护的技术使用者：长安大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16