一种高延伸率玄武岩纤维防腐锚索及其支护方法

本发明属于锚索支护，具体涉及一种高延伸率玄武岩纤维防腐锚索及其支护方法。

背景技术：

1、锚固支护广泛应用于地下工程领域，是岩土工程中最重要的支护防护手段之一，但目前广泛应用的普通钢绞线锚索存在生命周期短、容易拉伸破断等现象。传统的玄武岩纤维锚索有较强的耐腐蚀性和耐久性，但其脆性较高，延长率低，在地下工程变形过程中容易发生断裂。现有的让压支护锚固支护手段，主要依靠组合结构，较少的考虑到了防腐等因素。

2、随着我国隧道建设的高速发展及其对耐久性越来越严苛的要求，发明一种能够具有高延长率玄武岩纤维防腐锚索设备及支护方法，对地下工程锚固支护具有重要的指导意义。

3、因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高延伸率玄武岩纤维防腐锚索及其支护方法，以至少解决目前锚索不满足高延伸率及防腐要求等问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种高延伸率玄武岩纤维防腐锚索，所述锚索包括：

4、锚索本体，所述锚索本体包括小径段、大径段与变径段，所述变径段位于小径段与大径段之间；

5、中空锚具与锚索托盘，所述中空锚具与锚索托盘均套设在锚索本体变径段与大径段所在的一端上，中空锚具的一端顶压在锚索托盘上，以将锚索端部锁紧；

6、锚索本体采用玄武岩纤维制作而成。

7、如上所述的高延伸率玄武岩纤维防腐锚索，优选地，所述变径段的直径从小径段至大径段方向逐渐变大；锚索本体的小径段是伸入到钻孔中的部分，锚索本体的大径段与变径段是伸出到钻孔之外的部分。

8、如上所述的高延伸率玄武岩纤维防腐锚索，优选地，所述变径段为圆锥台结构；

9、所述中空锚具的外形为圆锥台结构，所述中空锚具的内部为空心结构，所述中空锚具的锥度与所述变径段的锥度相同。

10、如上所述的高延伸率玄武岩纤维防腐锚索，优选地，圆锥台的中空锚具直径最小的一端为小端，直径最大的一端为大端；

11、所述中空锚具小端直径等于所述小径段直径；所述中空锚具的大端上设有中空孔，所述中空孔直径大于等于所述大径段的直径；

12、如上所述的高延伸率玄武岩纤维防腐锚索，优选地，所述中空锚具轴向的长度大于等于所述变径段轴向的长度。

13、如上所述的高延伸率玄武岩纤维防腐锚索，优选地，所述中空锚具与锚索本体之间的空隙中填充有注浆液，以使中空锚具锁紧锚索本体。

14、如上所述的高延伸率玄武岩纤维防腐锚索，优选地，所述锚索本体与中空锚具及注浆液之间的摩擦阻力大于锚索本体极限抗拉强度的百分之50，且小于锚索本体极限抗拉强度的百分之80。

15、如上所述的高延伸率玄武岩纤维防腐锚索，优选地，索本体与中空锚具及注浆液之间的摩擦阻力与锚索本体极限抗拉强度符号如下公式：

16、f1＝u1*f*k

17、f2＝u2*f*k

18、f3＝min(f1,f2)

19、0.5*σ*cmin≤f3≤0.8*σ*cmin

20、公式中：

21、u1表示中空锚具与注浆液之间的摩擦系数；

22、f1表示中空锚具与注浆液之间的摩擦力；

23、f表示围岩对锚索的拉力；

24、k表示围岩对锚索的拉力在垂直于中空锚具内表面方向的分配系数；

25、u2表示锚索与注浆液之间的摩擦系数；

26、f2表示锚索与注浆液之间的摩擦力；

27、f3表示两种摩擦阻力取最小值；

28、σ表示锚索极限抗拉强度；

29、cmin表示锚索本体中的最小截面积。

30、如上所述的高延伸率玄武岩纤维防腐锚索，优选地，所述中空锚具采用防腐材料制作而成；所述锚索托盘采用玄武岩纤维制作而成。

31、本申请还提供一种如上所述的高延伸率玄武岩纤维防腐锚索的支护方法，所述支护方法包括：

32、步骤1，在围岩上钻孔，清除孔内渣滓，并在孔内放入锚固剂；

33、步骤2，将锚索本体穿过中空锚具与锚索托盘，然后将锚索本体的小径段推入到围岩上的钻孔内，锚索本体将锚固剂推至孔底；

34、步骤3，旋转锚索本体，以将锚固剂搅拌均匀，以使锚索本体在孔底形成锚固端；

35、步骤4，通过张拉装置拉紧锚索本体的大径段，实现锚索本体的预应力加载；

36、步骤5，在预应力加载稳定后，锚索本体与中空锚具之间出现间隙，将注浆管连通所述间隙，通过注浆管向间隙内注入注浆液；去除张拉装置，实现锚索本体与中空锚具的锁紧；

37、步骤6，围岩发生变形后，锚索本体受到向着围岩内部的拉伸力，当拉伸力大于锚索本体与中空锚具及凝固的注浆液之间的摩擦阻力后，锚索本体向着中空锚具内部进行滑动，实现较好的让压效果。

38、有益效果：本申请锚索本体采用玄武岩纤维制作而成，大大提高了锚索本体的防腐性能；为了提高锚索的让压延伸性能，且通过在锚索本体上设置小径段、变径段与大径段，使其与合圆锥台形的中空锚具以及位于两者间隙的高分子注浆液配合，较好的实现了该锚索的让压吸能，克服了玄武岩纤维锚索延长率低的特点，更有利于实际工程应用，满足大部分工程实际设计的支护要求。

技术特征：

1.一种高延伸率玄武岩纤维防腐锚索，其特征在于，所述锚索包括：

2.根据权利要求1所述的高延伸率玄武岩纤维防腐锚索，其特征在于，所述变径段的直径从小径段至大径段方向逐渐变大；锚索本体的小径段是伸入到钻孔中的部分，锚索本体的大径段与变径段是伸出到钻孔之外的部分。

3.根据权利要求2所述的高延伸率玄武岩纤维防腐锚索，其特征在于，所述变径段为圆锥台结构；

4.根据权利要求3所述的高延伸率玄武岩纤维防腐锚索，其特征在于，圆锥台的中空锚具直径最小的一端为小端，直径最大的一端为大端；

5.根据权利要求4所述的高延伸率玄武岩纤维防腐锚索，其特征在于，所述中空锚具轴向的长度大于等于所述变径段轴向的长度。

6.根据权利要求5所述的高延伸率玄武岩纤维防腐锚索，其特征在于，所述中空锚具与锚索本体之间的空隙中填充有注浆液，以使中空锚具锁紧锚索本体。

7.根据权利要求6所述的高延伸率玄武岩纤维防腐锚索，其特征在于，所述锚索本体与中空锚具及注浆液之间的摩擦阻力大于锚索本体极限抗拉强度的百分之50，且小于锚索本体极限抗拉强度的百分之80。

8.根据权利要求7所述的高延伸率玄武岩纤维防腐锚索，其特征在于，索本体与中空锚具及注浆液之间的摩擦阻力与锚索本体极限抗拉强度符号如下公式：

9.根据权利要求1-7任一所述的高延伸率玄武岩纤维防腐锚索，其特征在于，所述中空锚具采用防腐材料制作而成；所述锚索托盘采用玄武岩纤维制作而成。

10.一种根据权利要求1-9任一所述的高延伸率玄武岩纤维防腐锚索的支护方法，其特征在于，所述支护方法包括：

技术总结
本发明属于锚索支护技术领域，具体涉及一种高延伸率玄武岩纤维防腐锚索及其支护方法。锚索包括：锚索本体、中空锚具与锚索托盘，锚索本体包括小径段、大径段与变径段，变径段位于小径段与大径段之间；中空锚具与锚索托盘均套设在锚索本体变径段与大径段所在的一端上，中空锚具的一端顶压在锚索托盘上；锚索本体采用玄武岩纤维制作而成。该锚索具有更好的防腐性能，且克服了玄武岩纤维锚索延长率低的特点，具有更好的让压吸能特性，更有利于实际工程应用，满足大部分工程实际设计的支护要求。

技术研发人员：李干,陶志刚,朱淳,吴创周,雍睿
受保护的技术使用者：宁波大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12