一种变位移大变形锚杆

本发明属于地下工程防护设备，具体涉及一种变位移大变形锚杆。

背景技术：

1、随着国家资源向深地、深海、深空以及深蓝方向采取，高效利用和开发深部资源，为地球科学的发展带来了巨大的机遇和挑战。有研究表明，如果我国矿产开发的深度达到2000米以上，我国的矿产资源探明储量可以在现有基础上实现较大增长。另外，我国城市地下空间的开发水平和国外相比还存在较大差距。但是，深部资源的开采以及深部地下工程的建设，往往受到高地应力、高渗透压力、高地温以及强烈开采扰动的影响，因此围岩大变形问题是困扰深部岩石工程施工的主要难题。采用锚杆支护来解决围岩大变形问题是当前深部岩石工程中较为广泛的方法。但是，传统锚杆的延伸率低，不能很好地解决深部岩石工程中的大变形问题

2、在中国专利文献cn114542142a公开了一种自锁式大变形吸能锚杆及锚杆装置，包括套管预留孔和弧形自锁卡扣，该专利采用锚杆杆体、卡扣和套管预留孔配合来实现锚杆的大变形，吸收围岩变形产生的能量。但是该型锚杆存在两个缺点：1、锚杆杆体为变截面，（第[0014]记载：锚杆杆体7设有凸凹起伏的压剪段6；第[0015]记载：收口套管1前端的收口内径比锚杆杆体7的直径大0.5mm，压剪段6最大外径比收口套管1的收口内径大2.5~4.5mm），根据该发明的工作原理，（第[0019]段记载：收口套管1移动的过程中会不断的剪断压剪段6的凸起部分）锚杆产生位移过程中会剪断压剪段的凸起部分，因为该发明的套筒内存在较多的弧形卡扣，这些被破坏的凸起部分会残留在套筒内卡住弧形卡扣，使得锚杆杆体难以再产生更多的位移。

3、2、该锚杆在产生位移过程中会剪断压剪段，（第[0019]记载：收口套管1移动的过程中会不断的剪断压剪段6的凸起部分）而该压剪段是锚杆杆体的一部分，收口套管在破坏压剪段过程中会导致杆体局部的损伤，在杆体局部引起应力集中，导致锚杆杆体破坏，这将大大地减弱该型锚杆的锚固效果。

4、大变形是指：与锚杆的几何尺寸相比，变形量不可忽略的变形，且锚杆在发生变形后，变形不能恢复，锚固力随着锚杆变形而变化。

5、与现有锚杆单一受拉产生变形相比，本发明的锚杆杆体除受拉产生变形外，杆体会造成套筒破坏，使锚杆杆体产生滑移，本发明中的锚杆位移包含杆体受拉变形位移和锚杆杆体滑移位移两部分，属于大变形锚杆。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种变位移大变形锚杆，它能够实现锚杆装置的大位移变形，且能够提供可靠的支护力，保证地下工程围岩的安全与稳定。

2、本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括锚杆杆体、套筒、钢板托盘、螺母和限位卡扣；套筒尾段沿轴向开有至少两列对称的预留孔，锚杆杆体尾部固定有限位卡扣，锚杆杆体穿过套筒，套筒套在锚杆杆体后段外围，限位卡扣卡止在套筒的预留孔中，螺母与套筒外壁螺纹配合压住钢板托盘以加固围岩。

3、套筒按一定规则对称布设了系列预留孔，当锚杆杆体通过限位卡扣作用于套筒时，套筒抵压限位卡扣，从而在围岩中产生锚固力。当围岩发生大变形时，限位卡扣会破坏套筒局部的预留孔，进而使得套筒产生位移，随着围岩变形的发展，套筒两侧的预留孔会逐渐被限位卡扣破坏，就实现了锚杆装置的大位移。

4、限位卡扣会引起套筒中预留孔破坏，从而使得锚杆装置产生大位移，并通过合理设置套管中预留孔间距，使得锚杆在大位移过程中还能提供足够的锚固力。

5、与现有技术相比，本发明技术效果是：

6、1、本发明结构简单，适用性高，在保证锚杆支护力稳定可靠的同时也能产生较大的位移；

7、2、本发明产生的大位移是可控的；

8、3、本发明的套管中布设有系列的预留孔，锚杆产生大位移的过程是预留孔的逐个破坏导致的，因此在动荷载作用下，本发明的锚杆能有较长的响应时间，避免锚杆产生瞬时的破坏，能在一定程度上抵御爆炸冲击荷载。

技术特征：

1.一种变位移大变形锚杆，包括锚杆杆体（1）、套筒（2）、钢板托盘（3）和螺母（4），其特征是：还包括限位卡扣（5），套筒（2）尾段沿轴向开有至少两列对称的预留孔，锚杆杆体（1）尾部固定有限位卡扣（5），锚杆杆体（1）穿过套筒，套筒（2）套在锚杆杆体（1）后段外围，限位卡扣（5）卡止在套筒（2）尾段的预留孔中，螺母（4）与套筒外壁螺纹配合压住钢板托盘（3）以加固围岩。

2.根据权利要求1所述的变位移大变形锚杆，其特征是：套筒（2）从尾部边口沿轴向依次排列第i预留孔（7）、第ii预留孔（8）、第iii预留孔（9），各预留孔之间留有间距d。

3.根据权利要求2所述的变位移大变形锚杆，其特征是：所述第i预留孔（7）为带尖嘴的平直口；所述第ii预留孔（8）为菱形开口，所述第iii预留孔（9）为三角形开口。

4.根据权利要求3所述的变位移大变形锚杆，其特征是：所述第i预留孔（7）、第ii预留孔（8）和第iii预留孔（9）的v形口角度β均相同，预留孔v形口边长l均相同。

5.根据权利要求1至4任一所述的变位移大变形锚杆，其特征是：所述限位卡扣（5）由圆形钢筒（10）和钢板（11）组成，钢板（11）对称地固定在圆形钢筒（10）外侧壁。

6.根据权利要求5所述的变位移大变形锚杆，其特征是：限位卡扣（5）通过螺纹与锚杆杆体（1）相连，两块钢板（11）卡进套筒（2）两列对称的预留孔。

7.根据权利要求5所述的变位移大变形锚杆，其特征是：所述圆筒（10）与铁板（11）组合后的宽度大于套筒（2）的直径。

技术总结
本发明公开了一种变位移大变形锚杆，属于地下工程防护设备。本发明包括锚杆杆体（1）、套筒（2）、钢板托盘（3）、螺母（4）和限位卡扣（5），套筒（2）尾段沿轴向开有至少两列对称的预留孔，锚杆杆体（1）尾部固定有限位卡扣（5），锚杆杆体（1）穿过套筒，套筒（2）套在锚杆杆体（1）后段外围，限位卡扣（5）卡止在套筒（2）尾段的预留孔中，螺母（4）与套筒外壁螺纹配合压住钢板托盘（3）以加固围岩。本发明的技术效果是：该锚杆能够提供可靠和稳定的支护力，同时能够实现锚杆装置的大位移变形，保证地下工程围岩的安全与稳定，能够满足工程围岩大变形的防护要求。

技术研发人员：周小平,陈俊伟,赵智,程浩,寿云东
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13