一种基于电渗法原理的双电极排水锚杆的制作方法

1.本发明属于岩土锚固技术领域，涉及一种基于电渗法原理的双电极排水锚杆。


背景技术：

2.软岩即松软岩层，具有强膨胀，易松动，易崩解等物理性质，遇水后易迅速膨胀，崩解，各项力学性能会急剧下降，抗剪强度会受到重大影响。而我国东部沿海和内陆沿江地区，软土地层分部广泛，土体含水量高，给隧道施工与后期维护造成很大困难。在工程实际中，隧道渗漏的情况又极为常见，是影响隧道围岩稳定的重要因素。
3.在有关隧道支护方面，目前较为常用的有喷锚支护系列，如锚喷，锚网喷，锚喷网架，钢架施工支护技术，钢筋网施工支护技术，以上技术的应用都较为成熟，被广泛的应用在各种隧道工程中，虽说以上技术可以提高隧道围岩的稳定性，然而却无法对隧道围岩的含水量进行有效的干预。
4.与传统的排水处理方案相比，电渗法具有施工方便，可持续性强，排水效率高等独特的优势，并在处理细颗粒，高含水量的地基方面有良好应用。电渗法是在土体中植入电极，并施加直流电场，使得土体中形成电势差，进而使的土体中粘土表面负电荷向阳极移动，形成电泳；土体中阳离子带着水分子形成水化阳离子，从阳极向阴极移动，形成电渗。
5.针对在隧道支护中既要考虑提高隧道稳定能力，同时有对隧道围岩含水率进行有效控制，目前已有多种基于电渗法的排水锚杆，然而目前的电渗法的排水锚杆大都是将一整根锚杆作为一个电极，需要两根相邻锚杆才可以产生电势差。又因为两根锚杆之间的距离越大，之间的电阻就越大，所以为了保证土体中水分的排出，两根锚杆之间的距离往往很近，这样便使得需要的锚杆数目增多，施工成本加大造成不必要的浪费。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于电渗法原理的双电极排水锚，该排水锚能够降低施工成本。
7.为达到上述目的，本发明所述的基于电渗法原理的双电极排水锚杆包括中空钢管、第一电动土工袋、第二电动土工袋及直流电源；
8.中空钢管上设置有两组排水孔，第一电动土工袋及第二电动土工袋均位于中空钢管上，第一组排水孔位于第一电动土工袋内，第二组排水孔位于第二电动土工袋内，各排水孔的孔壁上、中空钢管的内壁上及外壁上均设置有环氧树脂层；
9.直流电源的正极与第一电动土工袋相连接，直流电源的负极与第二电动土工袋相连接。
10.直流电源的正极经双刀双置开关与第一电动土工袋相连接，直流电源的负极经双刀双置开关与第二电动土工袋相连接。
11.中空钢管的端部设置有垫板及锚具。
12.双刀双置开关与第二电动土工袋、第一电动土工袋及直流电源之间通过电缆相连
接。
13.中空钢管的长度为3m-5m，中空钢管的管壁厚度为3mm-5mm。
14.排水孔的直径为15mm-25mm。
15.第一电动土工袋及第二电动土工袋的长度为0.75m-1.5m，第一电动土工袋与第二电动土工袋之间的间距为0.75m-1.2m。
16.定位支撑体由光圆钢筋组成。
17.第一电动土工袋及第二电动土工袋的材质均为碳纤维布。
18.中空钢管与第一电动土工袋及第二电动土工袋之间设置有定位支撑体。
19.本发明具有以下有益效果：
20.本发明所述的基于电渗法原理的双电极排水锚在具体操作时，中空钢管上设置有两组排水孔，第一电动土工袋及第二电动土工袋均位于中空钢管上，第一组排水孔位于第一电动土工袋内，第二组排水孔位于第二电动土工袋内，直流电源的正极与第一电动土工袋相连接，直流电源的负极与第二电动土工袋相连接，即在同一根中空钢管上布置第一电动土工袋及第二电动土工袋，使得第一电动土工袋及第二电动土工袋分别带正电荷及负电荷，结构设计巧妙，将正负电极同时安放于同一锚杆上，避免传统的电渗锚杆需要用两根锚杆作为正负电极的情况，结构简单，施工简便，成本较低。
附图说明
21.图1为本发明的结构示意图；
22.图2为本发明的截面图；
23.图3为本发明的安装示意图。
24.其中，1为第一电动土工袋、2为中空钢管、3为排水孔、4为定位支撑体、5为锚具、6为垫板、7为第二电动土工袋、8为电缆、9为双刀双置开关、10为直流电源、11为环氧树脂层。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
26.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
27.参考图1至图3，本发明所述的基于电渗法原理的双电极排水锚杆包括中空钢管2、第一电动土工袋1、第二电动土工袋7、直流电源10、双刀双置开关9。
28.中空钢管2上设置有两组排水孔3，第一电动土工袋1及第二电动土工袋7均位于中
空钢管2上，其中，中空钢管2与第一电动土工袋1及第二电动土工袋7之间设置有定位支撑体4，第一组排水孔3位于第一电动土工袋1内，第二组排水孔3位于第二电动土工袋7内，各排水孔3的孔壁上、中空钢管2的内壁上及外壁上均设置有环氧树脂层11；
29.直流电源10的正极经双刀双置开关9与第一电动土工袋1相连接，直流电源10的负极经双刀双置开关9与第二电动土工袋7相连接，中空钢管2的端部设置有垫板6及锚具5，双刀双置开关9与第二电动土工袋7、第一电动土工袋1及直流电源10之间通过电缆8相连接。
30.中空钢管2的两端开口，中空钢管2的长度可根据工程实际要求取3m-5m，中空钢管2的管壁厚度为3mm-5mm。
31.排水孔3的直径为15mm-25mm。
32.第一电动土工袋1及第二电动土工袋7的长度为0.75m-1.5m，第一电动土工袋1与第二电动土工袋7之间的间距为0.75m-1.2m。
33.定位支撑体4由光圆钢筋组成；定位支撑体4的长度为30mm-40mm。
34.第一电动土工袋1及第二电动土工袋7的材质均为碳纤维布。
35.本发明的安装过程为：
36.1)调查分析隧道施工的地址条件及水文气象条件，进行工程勘察与设计，分析隧道不稳定围岩的位置，确定设计钻孔深度和钻孔直径。其中，钻孔深度和钻孔直径分别为6m,250mm，为方便锚杆向外排水，钻孔的端部向上倾斜，倾角角度大于6
°
，以形成钻孔；
37.2)制作中空钢管2，其中，中空钢管2的外径为200mm，长度为5m，壁厚为4mm；
38.3)在中空钢管2的外壁上钻设两组排水孔3；
39.4)在中空钢管2的外壁上焊接若干定位支撑体4，其中，定位支撑体4的长度为30mm，其中，定位支撑体4焊接在各组排水孔3所在区域的前中后三个横断面，每个横断面呈十字焊接四个定位支撑体4；
40.5)在中空钢管2的端部焊接固定锚具5及垫板6；
41.6)在中空钢管2的内壁上及外壁上以及排水孔3的孔壁上均涂覆环氧树脂层11，其中，所述环氧树脂层11不封堵排水孔3；
42.7)将第一电动土工袋1及第二电动土工袋7安装于中空钢管2上，使其覆盖两组排水孔3，其中，第一电动土工袋1及第二电动土工袋7的长度、厚度及直径分别为1.5m、5mm及250mm；
43.8)将直流电源10通过双刀双置开关9与第一电动土工袋1及第二电动土工袋7相连接。
44.9)将制作好的锚杆布置于钻孔中，在中空钢管2的内侧及外侧均灌注透水混凝土，振捣密实，再用混凝土密封中空钢管2的管口；
45.10)闭合双刀双置开关9，通电后，隧道围岩中的水分会在电势作用下，发生电渗，通过围岩裂隙向与阴极相连接的第二电动土工袋7汇聚，并通过排水孔3，经由透水混凝土排出，在实际操作时，可以通过双刀双置开关9，转换第一电动土工袋1及第二电动土工袋7的正负极，使得电渗方向转换，水分吸收效率此发明安装过程中锚杆长度，钻孔深度，电动土工袋长度等详细参数需要根据安装步骤一，依据现场工程实际情况再做确定，此安装过程中长度等参数仅为举例而用。
46.另外，需要说明的是，再对整个隧道进行排水时，则先通过本发明对隧道顶部进行
排水，再对隧道两帮进行排水，同时在排水时，需要对其含水率记性进行监测，当软岩样本中的含水率小于3％时，则停止通电。