一种用于边坡工程的拉剪耗能的减震锚杆的制作方法

本技术属于边坡支护，具体涉及一种用于边坡工程的拉剪耗能的减震锚杆。

背景技术：

1、近年来，高速公路的建设逐渐向山区发展，由于山区地质条件复杂，公路路基的开挖形成大量的深挖路堑边坡。锚杆作为一种快捷的锚固构件，可使边坡岩土体形成一个复合整体，具有施工便利、稳定性好、适用岩土范围广泛等优点，因此在边坡防护工程中得到了广泛的应用。

2、遭遇边坡内部围岩松散、存在大量节理、裂隙的情况，边坡内部极易形成多条滑动带，传统锚杆为整体杆体结构，其刚度过大，在抵抗变形、剪切能力不足，当边坡发生较大剪切位移变形时，锚杆容易在剪切带附近发生脆性断裂，使边坡支护结构遭到破坏，无法对边坡进行有效锚固支护。因此仅依靠锚杆的锚固作用无法达到有效控制边坡围岩的抗剪变形目的。同时，现有锚杆设计对于边坡减震问题的考虑不足，在发生地震时，锚杆由于刚度太大，缓冲能力不足，在剪应力和轴向应力的双重作用下遭到破坏，失去锚固作用，造成边坡锚固失效，极易发生塌方、滑坡等一系列灾害。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中锚杆无法抵抗土体下滑引起巨大的弯矩和剪力、锚杆减震效果差甚至不减震的问题，本实用新型提供一种用于边坡工程的拉剪耗能的减震锚杆，所述减震锚杆设置在锚杆洞内，包括：

2、锚固段1、自由段2和外端部3；

3、自锚杆洞内至外依次连接的第一螺纹直杆4、一个或多个直杆6和第二螺纹直杆10，在所述第二螺纹直杆10上设置有刚性板8和螺母9，所述螺母9旋紧在第二螺纹直杆10上并将刚性板8紧固在锚杆洞外表面；

4、轴向减震装置5，设置在直杆6之间，也能够设置在第一螺纹直杆4与直杆6连接处或直杆6与第二螺纹直杆10连接处；所述轴向减震装置5用于锚杆遭受轴向力时能够产生轴向变形耗散地震能量，轴向减震装置5设置数量为一个或多个；

5、切向减震装置7，设置在第一螺纹直杆4上或直杆6之间，也能够设置在第一螺纹直杆4与直杆6连接处或直杆6与第二螺纹直杆10连接处；所述切向减震装置7用于在锚杆遭受剪切应力时能够发生剪切变形耗散地震能量，所述切向减震装置7设置数量为一个或多个。

6、在一种具体的实施方式中，所述切向减震装置7包括第一连接板71和第二连接板72，在所述第一连接板71和第二连接板72之间依次设置有第一封板73、交替叠放的橡胶层75和钢板层76和第二封板74，所述第一封板73、橡胶层75、钢板层76和第二封板74中心处均设置有同心圆孔，在圆孔处设置有连接第一连接板71和第二连接板72的铅芯78，在所述第一封板73、交替叠放的橡胶层75和钢板层76和第二封板74外侧设置有保护套77；在第一连接板71和第二连接板72上还分别设置有第一球形凹槽712和第二球形凹槽722，所述第一球形凹槽712和第二球形凹槽722的数量相等、位置相对应且均不少于四个；在每组对应的第一球形凹槽712和第二球形凹槽722之间设置有连接杆79，连接杆79通过两端设置的圆球头791分别嵌入第一球形凹槽712和第二球形凹槽722内，当切向减震装置7产生径向位移时，所述圆球头791能在第一球形凹槽712和第二球形凹槽722转动；在第一连接板71和第二连接板72上还分别设置有用于减震锚杆其他部件与切向减震装置7连接的多个螺纹孔711。

7、在一种具体的实施方式中，所述轴向减震装置5包括套管51和紧贴套管51内壁设置的刚性圆盘52，在所述刚性圆盘52和套管51其中一端内壁之间设置有弹簧53，所述弹簧53其中一端固定在套管51其中一端的内壁，弹簧53的另一端固定在刚性圆盘52，弹簧53能够跟随刚性圆盘52的移动压缩或拉伸，所述刚性圆盘52与套管51内壁接触面设置有增加摩擦系数的涂层521；在套管51用于固定弹簧53的一端端面上设置有圆孔511，所述直杆6自圆孔511伸入套管51内并穿过弹簧53后固定在刚性圆盘52上，所述套管51另一端的外壁与直杆6或第一螺纹直杆4或第二螺纹直杆10固定连接。

8、在一种具体的实施方式中，在轴向减震装置5的套管51上还设置有地震感应器56，在套管51内端面和刚性圆盘52未设置弹簧的一端设置均设置有固定罩57，所述固定罩57通过紧固件58分别固定在套管51和刚性圆盘52上；在设置在套管51端面固定罩57上设置有电磁铁55，在设置在刚性圆盘52的固定罩57上设置有磁铁54；所述减震锚杆还设置有智能控制箱14，所述智能控制箱14通过导线15分别与地震感应器56和电磁铁55连接。

9、在一种具体的实施方式中，所述智能控制箱14采用太阳能发电装置13供电。

10、在一种具体的实施方式中，所述套管51、刚性圆盘52和固定罩57均采用高强无磁奥氏体不锈钢。

11、在一种具体的实施方式中，所述磁铁54采用钕铁硼强力磁铁。

12、在一种具体的实施方式中，所述连接杆79材质为碳纳米管纤维。

13、在一种具体的实施方式中，所述第二螺纹直杆10为双螺纹结构，所述螺母9数量为两个并分别朝相反方向旋紧在刚性板8上。

14、在一种具体的实施方式中，所述轴向减震装置5和切向减震装置7外部均设置有波纹管11，所述波纹管11内填充有树脂12。

15、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

16、通过探测器探明边坡内部滑坡带分布位置，根据实际情况在滑坡带附近布置切向减震装置。在锚杆遭受边坡滑动带的滑动所带来的巨大剪力时，通过切向减震装置实现锚杆在空间上的分段变形，将锚杆所受的弯矩和剪力转化为轴力，有效解决锚杆无法抵抗土体下滑引起的锚杆弯矩和剪切力弊端，极大增强边坡锚固支护结构的稳定性。

17、当地震时，锚杆遭受剪应力和轴向应力的双重作用，轴向减震装置可沿锚杆方向发生拉伸变形，而切向减震装置沿垂直于锚杆方向发生剪切变形，对地震能量进行耗散、吸收，进而减小地震力影响。地震力消失后，无需对锚杆进行更换，轴向减震装置和切向减震装置均可进行自我恢复，使锚杆仍具备对边坡的锚固支护作用，进而可实现锚杆的反复抗震。

技术特征：

1.一种用于边坡工程的拉剪耗能的减震锚杆，所述减震锚杆设置在锚杆洞内，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于边坡工程的拉剪耗能的减震锚杆，其特征在于：所述切向减震装置(7)包括第一连接板(71)和第二连接板(72)，在所述第一连接板(71)和第二连接板(72)之间依次设置有第一封板(73)、交替叠放的橡胶层(75)和钢板层(76)和第二封板(74)，所述第一封板(73)、橡胶层(75)、钢板层(76)和第二封板(74)中心处均设置有同心圆孔，在圆孔处设置有连接第一连接板(71)和第二连接板(72)的铅芯(78)，在所述第一封板(73)、交替叠放的橡胶层(75)和钢板层(76)和第二封板(74)外侧设置有保护套(77)；在第一连接板(71)和第二连接板(72)上还分别设置有第一球形凹槽(712)和第二球形凹槽(722)，所述第一球形凹槽(712)和第二球形凹槽(722)的数量相等、位置相对应且均不少于四个；在每组对应的第一球形凹槽(712)和第二球形凹槽(722)之间设置有连接杆(79)，连接杆(79)通过两端设置的圆球头(791)分别嵌入第一球形凹槽(712)和第二球形凹槽(722)内，当切向减震装置(7)产生径向位移时，所述圆球头(791)能在第一球形凹槽(712)和第二球形凹槽(722)转动；在第一连接板(71)和第二连接板(72)上还分别设置有用于减震锚杆其他部件与切向减震装置(7)连接的多个螺纹孔(711)。

3.根据权利要求1所述的一种用于边坡工程的拉剪耗能的减震锚杆，其特征在于：所述轴向减震装置(5)包括套管(51)和紧贴套管(51)内壁设置的刚性圆盘(52)，在所述刚性圆盘(52)和套管(51)其中一端内壁之间设置有弹簧(53)，所述弹簧(53)其中一端固定在套管(51)其中一端的内壁，弹簧(53)的另一端固定在刚性圆盘(52)，弹簧(53)能够跟随刚性圆盘(52)的移动压缩或拉伸，所述刚性圆盘(52)与套管(51)内壁接触面设置有增加摩擦系数的涂层(521)；在套管(51)用于固定弹簧(53)的一端端面上设置有圆孔(511)，所述直杆(6)自圆孔(511)伸入套管(51)内并穿过弹簧(53)后固定在刚性圆盘(52)上，所述套管(51)另一端的外壁与直杆(6)或第一螺纹直杆(4)或第二螺纹直杆(10)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于边坡工程的拉剪耗能的减震锚杆，其特征在于：在轴向减震装置(5)的套管(51)上还设置有地震感应器(56)，在套管(51)内端面和刚性圆盘(52)未设置弹簧的一端设置均设置有固定罩(57)，所述固定罩(57)通过紧固件(58)分别固定在套管(51)和刚性圆盘(52)上；在设置在套管(51)端面固定罩(57)上设置有电磁铁(55)，在设置在刚性圆盘(52)的固定罩(57)上设置有磁铁(54)；所述减震锚杆还设置有智能控制箱(14)，所述智能控制箱(14)通过导线(15)分别与地震感应器(56)和电磁铁(55)连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于边坡工程的拉剪耗能的减震锚杆，其特征在于：所述智能控制箱(14)采用太阳能发电装置(13)供电。

6.根据权利要求4所述的一种用于边坡工程的拉剪耗能的减震锚杆，其特征在于：所述套管(51)、刚性圆盘(52)和固定罩(57)均采用高强无磁奥氏体不锈钢。

7.根据权利要求4所述的一种用于边坡工程的拉剪耗能的减震锚杆，其特征在于：所述磁铁(54)采用钕铁硼强力磁铁。

8.根据权利要求2所述的一种用于边坡工程的拉剪耗能的减震锚杆，其特征在于：所述连接杆(79)材质为碳纳米管纤维。

9.根据权利要求1～8中任意一项所述的一种用于边坡工程的拉剪耗能的减震锚杆，其特征在于：所述第二螺纹直杆(10)为双螺纹结构，所述螺母(9)数量为两个并分别朝相反方向旋紧在刚性板(8)上。

10.根据权利要求1～8中任意一项所述的一种用于边坡工程的拉剪耗能的减震锚杆，其特征在于：所述轴向减震装置(5)和切向减震装置(7)外部均设置有波纹管(11)，所述波纹管(11)内填充有树脂(12)。

技术总结
本技术公开了一种用于边坡工程的拉剪耗能的减震锚杆，锚固段、自由段和外端部，自锚杆洞内至外依次连接的第一螺纹直杆、直杆和第二螺纹直杆，在第二螺纹直杆上设置有刚性板和螺母，在减震锚杆上还设置有轴向减震装置和切向减震装置。本技术能具有抵抗土体下滑引起巨大的弯矩和剪力同时提高锚杆减震效果的作用。

技术研发人员：邢浩,左伟俊,李瀚,林宇亮,郭冬冬
受保护的技术使用者：中铁七局集团第四工程有限公司
技术研发日：20230515
技术公布日：2024/1/14