一种新型的抗剪切大变形锚杆的制作方法

本发明涉及锚杆，尤其涉及一种新型的抗剪切大变形锚杆。

背景技术

自从1912年，德国的谢列兹矿最先采用锚杆支护井下巷道以来，锚杆支护以其结构简单，施工方便，成本较低和对工程的适应性强等特点，在各类土木工程和采矿工程中得到了广泛应用。例如我国的三峡工程，其大坝施工中就使用了大量锚杆和锚索维护开挖的边坡和岩壁。

现有的锚固技术核心在于：把受拉杆件打入岩土层中，利用锚杆与其周围岩土体的剪切强度来传递结构物的拉力，保证地层开挖面的稳定，同时提供作用于结构物上以承受外荷的抗力，使锚固地层产生压应力区并对加固地层起到加筋作用，增强地层的强度，改善其力学性能，使结构与地层连锁到一起，形成一种共同工作的复合体以承受外力作用。

我国地域辽阔，不同地区的地形地貌和工程地质条件差距很大，特别是近年来政策开始向中西部地区倾斜，建设了大量各式基建工程，而众所周知，中西部地区集中了我国绝大多数的地质条件复杂区域，这对现有的工程施工设备和技术而言，特别是应用广泛且极为重要的锚杆技术，是巨大的挑战。

锚杆作为地下工程和边坡的主要支护形式之一，对土木工程稳定性的维护起着重要的作用，但其基本理论和工作原理在过去的一百年中几乎没有得到过更新，这与人类其他工程技术的不断发展和前进是矛盾的。例如现有的普通锚杆在一些高地应力和裂隙发育地区工程建设中便存在使用寿命缩短，需要经常更换，且难以抵抗剪应力作用的突出问题，这对于工程的稳定安全是极为不利的。

针对锚杆设计和工作原理的更新升级问题，有不少人从新材料应用，结构设计等诸多角度出发，提出了自己的锚杆设计构思和方案。例如：能够进行能量吸收的hmg型恒阻大变形锚杆。这种锚杆不同于现有其他能量吸收锚杆结构特征，它不但可以提供较大的支护阻力和结构变形量，而且具有恒阻力学特性，这种新型锚杆的提出很好地解决了锚杆地竖向变形破坏问题，可应用到深部大变形巷道问题中，但在滑坡治理中，对于锚杆的横向变形破坏问题，这种新型锚杆无法解决。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种能提高锚杆的抗剪切能力，控制锚杆的横向变形，避免安全隐患的新型的抗剪切大变形锚杆。

本发明的实施例提供一种新型的抗剪切大变形锚杆，包括锚固段杆体、自由段杆体、套筒、恒阻块和连接套，所述恒阻块和自由段杆体通过连接套连接在一起，所述连接套能发生弹性变形，所述自由段杆体位于连接套的下部，所述恒阻块位于连接套的上部，且恒阻块在套筒内，所述套筒的上端固接锚固段杆体，所述套筒内设有一滚轴，所述滚轴能在套筒内移动。

进一步，所述套筒包括顶板和两端开口的方筒，所述顶板在方筒的上方，并与方筒一体成型，所述顶板的顶面焊接锚固段杆体的末端，所述方筒的两侧壁内设有通道，所述通道供滚轴移动。

进一步，所述通道包括直线道和曲线道，所述曲线道沿滚轴的移动方向形成向上的坡度，所述直线道和曲线道交错设置。

进一步，所述滚轴包括一连接轴和两滚动轴，两滚动轴设在连接轴的外侧，所述滚动轴的直径小于连接轴，所述连接轴的长度与套筒两侧壁间的距离相适配，所述滚动轴的长度与套筒侧壁的厚度相适配，所述滚轴贯穿套筒的两侧壁，所述连接轴位于套筒内，所述滚动轴位于通道上。

进一步，所述滚动轴的外侧套有螺母，所述螺母的直径大于滚动轴的直径，所述螺母位于侧壁的外侧，所述滚动轴的外侧设有外螺纹，所述螺母有与外螺纹相适配的内螺纹。

进一步，所述恒阻块为不规则柱体，所述恒阻块的一侧高于另一侧，较高的一侧具有坡度，且与滚轴相互作用。

进一步，所述恒阻块包括方柱和直角梯形柱，所述方柱和直角梯形柱一体成型，所述直角梯形柱设在方柱的一侧上方，且直角梯形柱与底边呈直角的那条腰与方柱的高在一条直线上，所述直角梯形柱的另一条腰与方柱的长相衔接。

进一步，所述恒阻块由高强度合金材料制成，所述锚固段杆体由螺纹钢筋制成，所述连接套为尼龙材料套，所述滚轴的表面粗糙度大。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)恒阻块可在套筒内移动设定的较长的距离，进而通过尼龙材料套使锚杆自由段杆体能够横向移动一段距离，实现了锚杆的恒阻大变形构想，提高了锚杆的寿命。(2)借鉴了皮带扣的结构，锚杆可进行横向变形，提高了锚杆的抗剪切能力。(3)利用滚轴和恒阻块的相互作用控制锚杆的横向变形，可有效控制恒阻块在滑坡推力的作用下在套筒内往前移动，而不能后退，避免了安全隐患。

附图说明

图1是本发明一种新型的抗剪切大变形锚杆的一示意图。

图2是图1中套筒和滚轴的一示意图。

图3是图1中滚轴的一示意图。

图4是图1中恒阻块和滚轴的一示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本发明的实施例提供了一种新型的抗剪切大变形锚杆，包括锚固段杆体1、自由段杆体2、套筒3、恒阻块5和连接套6。

锚固段杆体1由螺纹钢筋制成，所述锚固段杆体1固接套筒3的上端。

请参考图2，套筒3为一端封闭，一端未封闭，且内部空心的长方形柱，套筒3包括顶板31和两端开口的方筒32，所述顶板31在方筒32的上方，并与方筒32一体成型，所述顶板31的顶面焊接锚固段杆体1的末端，所述套筒3内设有一滚轴4，所述滚轴4能在套筒3内移动，优选地，所述方筒32的两侧壁内设有通道321，所述通道321供滚轴4移动。

通道321包括直线道3211和曲线道3212，所述曲线道3212沿滚轴4的移动方向形成向上的坡度，所述直线道3211和曲线道3212交错设置，即一段直线道3211连接一段曲线道3212，曲线道3212再连接一段直线道3211，滚轴4在通过曲线道3212时，需在很大的力的作用下才能通过，从而提高了锚杆的耐久性，实用性。

请参考图3，滚轴4可提供较大摩擦力，滚轴4包括一连接轴41和两滚动轴42，两滚动轴42设在连接轴41的外侧，所述滚动轴42的直径小于连接轴41，所述连接轴41的长度与套筒3两侧壁内壁间的距离相适配，所述滚动轴42的长度与套筒3侧壁的厚度相适配，所述滚轴4贯穿套筒3的两侧壁，所述连接轴41位于套筒3内，所述滚动轴42位于通道321上。保证滚轴4在套筒3内沿通道321移动。

滚动轴42的外侧套有螺母7，所述螺母7的直径大于滚动轴42的直径，螺母7的直径与连接轴41的直径相适配，所述螺母7位于侧壁的外侧，所述滚动轴42的外侧设有外螺纹(图中未示出)，所述螺母7有与外螺纹相适配的内螺纹(图中未示出)。螺母7用来防止滚轴4在滑动过程中从套筒3中滑出，且便于滚轴4拆卸，滚轴4表面粗糙度大，能与恒阻块5共同作用，保证在较大恒阻力作用下滚轴4在套筒3内滑动。

请参考图4，恒阻块5由高强度合金材料制成，可以保持较大恒阻力，恒阻块5为不规则柱体，所述恒阻块5的一侧高于另一侧，较高的一侧具有坡度，且与滚轴4相互作用，恒阻块5在套筒3内。所述恒阻块5能与滚轴4共同作用，提供恒定的阻力。

优选地，恒阻块5包括方柱51和直角梯形柱52，所述方柱51和直角梯形柱52一体成型，所述直角梯形柱52设在方柱51的一侧上方，且直角梯形柱52与底边呈直角的那条腰与方柱的高在一条直线上，所述直角梯形柱52的另一条腰与方柱51的长相衔接。

连接套6为尼龙材料套，连接套6能发生弹性变形，耐腐蚀，抗拉能力强，可发生较大弹性变形而不破坏，并可以很好的套接自由段杆体2和恒阻块5，形成连动。

恒阻块5通过连接套6和自由段杆体2连接在一起，所述自由段杆体2位于连接套6的下部，所述恒阻块5位于连接套6的上部。

工作过程：发生滑坡时，滑坡推力推动自由段杆体2，自由段杆体2通过连接套6带动恒阻块5移动，恒阻块5进而推动滚轴4运动，二者相互作用，由于滚轴4可提供较大摩擦力，当恒阻块5与滚轴4间摩擦力大于滑坡推力时，恒阻块5与滚轴4处于相对静止状态，当恒阻块5与滚轴4间摩擦力小于滑坡推力时，滚轴4和恒阻块5的共同作用可使恒阻块5在套筒3内移动设定的较长距离，并挤压连接套6发生横向的弹性形变，从而实现锚杆的横向大变形抗剪切能力。

本发明实现了锚杆的恒阻大变形构想，提高了锚杆的寿命；提高了锚杆的抗剪切能力；可有效控制恒阻块在滑坡推力的作用下在套筒内往前移动，而不能后退，避免了安全隐患。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。