專利名稱：可縮增阻式錨桿預(yù)應(yīng)力控制部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑結(jié)構(gòu)加固、巖石隧道、巷道和硐室支護(hù)錨桿安裝過(guò)程的預(yù)應(yīng)力控制與運(yùn)行后期的可縮增阻裝置，更具體涉及一種可縮增阻式錨桿預(yù)應(yīng)力控制部件，也可用于其它巖土工程(如巖質(zhì)邊坡)錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力控制與錨桿端部可縮增阻，提高巖石錨桿后期的支護(hù)應(yīng)力，又增加了錨桿的在工作狀態(tài)中的延伸率。需與高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力巖石錨桿配套使用。
背景技術(shù)：
隨著資源開(kāi)采深度的增加，地應(yīng)力增大、地質(zhì)條件惡化，導(dǎo)致礦井深部巷道圍巖支護(hù)的難度加大。巷道開(kāi)挖后，由于應(yīng)力重分布導(dǎo)致洞周應(yīng)力集中，巷道自由面一側(cè)應(yīng)力減為零，圍巖由開(kāi)挖前的三向應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為二向應(yīng)力狀態(tài)，開(kāi)挖擾動(dòng)區(qū)內(nèi)的圍巖受到的壓剪應(yīng)力超過(guò)其長(zhǎng)期強(qiáng)度，如不及時(shí)有效地支護(hù)，圍巖很快由表及里發(fā)生破裂失穩(wěn)。
因此，要維護(hù)巷道的穩(wěn)定，首先必須在巷道開(kāi)挖后盡快恢復(fù)和改善圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，將巷道開(kāi)挖后因二次應(yīng)力調(diào)整形成的二向應(yīng)力狀態(tài)恢復(fù)到三向應(yīng)力狀態(tài)。改善和恢復(fù)應(yīng)力狀態(tài)的措施越及時(shí)越有利于圍巖穩(wěn)定；巷道自由面上的壓應(yīng)力恢復(fù)得越高，越有利于圍巖穩(wěn)定。這就要求巷道開(kāi)挖后必須立即支護(hù)，而且初期支護(hù)力(預(yù)應(yīng)力)必須達(dá)到足夠的
量值。對(duì)深度在800 1000米左右的巖石巷道，即使在自重應(yīng)力作用下，其豎向原巖應(yīng)力也高達(dá)20 30MPa，在煤系地層中一般都賦存了很高的構(gòu)
3造應(yīng)力，以致于水平應(yīng)力和垂直應(yīng)力均遠(yuǎn)高于巖體自重引起的原巖應(yīng)力，
而且水平地應(yīng)力通常是垂直地應(yīng)力的1.25-2.5倍。理論分析和工程實(shí)踐表明，對(duì)煤礦深部巖石巷道而言，要想取得充分有效的支護(hù)效果，必須使錨桿預(yù)應(yīng)力達(dá)到80kN以上。然而現(xiàn)場(chǎng)用的錨桿常因施工時(shí)預(yù)應(yīng)力偏低和不均衡，達(dá)不到預(yù)期的圍巖支護(hù)加固效果。由于巖石材料本身具有的應(yīng)力松弛特性和圍巖整體位移逐步由圍巖表面向深處發(fā)展兩方面的原因，錨桿的錨固力在達(dá)到峰值以后將隨著時(shí)間的推移而逐步降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于提供了一種可縮增阻式錨桿預(yù)應(yīng)力控制部件，通過(guò)套筒上所銑小槽的深度的不同來(lái)調(diào)節(jié)初始預(yù)應(yīng)力的大小，對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿的施工質(zhì)量進(jìn)行控制。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，易于推廣應(yīng)用。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施
一種可縮增阻式錨桿預(yù)應(yīng)力控制部件，它包括預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊、套
筒、螺母，其特征在于預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊放置在套筒內(nèi)，通過(guò)小凸臺(tái)將
預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊和套筒連接成為一整體，預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊的四個(gè)側(cè)邊帶
弧度的中空方臺(tái)，套筒為四角銑有小槽的一方形桶狀結(jié)構(gòu)體，預(yù)應(yīng)力標(biāo)
示楔塊小的一端套入套筒內(nèi)。螺母、減摩墊圈、預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊、套筒、
減摩墊圈、托板依次套裝在錨桿桿體上，托板與巖面密貼。螺母與錨桿
通過(guò)絲扣連接，預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊、套筒、托板串裝在錨桿上。預(yù)應(yīng)力標(biāo)
示楔塊上有反映錨桿初次安裝時(shí)預(yù)應(yīng)力大小的刻度線；當(dāng)預(yù)應(yīng)力達(dá)到設(shè)
計(jì)值時(shí)，預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊楔入套筒一定深度，隨著錨桿的受力，帶動(dòng)螺
帽擠壓預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊，套筒阻止預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊楔入使錨桿受力，依靠套筒材料自身的彈性避免了錨桿錨尾螺紋退絲造成的錨桿的預(yù)應(yīng)力損失。錨桿安裝過(guò)程中所承受的預(yù)應(yīng)力大小，既可以按照設(shè)計(jì)值通過(guò)套筒上銑的小槽的深度的不同來(lái)對(duì)調(diào)整預(yù)應(yīng)力的大小，銑的槽淺則需要的初始預(yù)應(yīng)力值高，可用于檢驗(yàn)錨桿的施工質(zhì)量，同時(shí)隨著錨桿受力的增加，預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊楔入的深度增加，套筒則從銑的小槽處開(kāi)裂，楔入深度增加，起到了增阻的作用，也彌補(bǔ)了因錨桿桿體強(qiáng)度提高而延伸率低的不足。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果
可縮增阻式錨桿預(yù)應(yīng)力控制部件，該結(jié)構(gòu)在錨桿施工初期可檢驗(yàn)錨桿施工后的預(yù)應(yīng)力是否達(dá)到設(shè)計(jì)值；同時(shí)隨著圍巖變形錨桿受力螺帽擠壓楔塊楔入套筒，依靠套筒自身的材料彈性反作用于楔塊，推螺帽使錨桿受力，隨著錨桿受力的增加，楔塊脹破套筒，套筒從銑有小槽處開(kāi)裂，阻力增大，起到增阻延伸的作用。錨桿安裝過(guò)程中所承受的預(yù)應(yīng)力大小，可以通過(guò)銑的小槽深度來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力值?，F(xiàn)有的錨尾大部分都是直接擰螺母，這樣在錨桿受力變形和掘進(jìn)爆破的影響下，螺母都會(huì)出現(xiàn)不同程度的退絲現(xiàn)象，錨桿的錨固力下降，達(dá)不到設(shè)計(jì)值，嚴(yán)重影響錨桿的正常使用和錨桿主動(dòng)支護(hù)作用的發(fā)揮。采用本發(fā)明在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明，錨桿錨固力持續(xù)增長(zhǎng)，沒(méi)有出現(xiàn)現(xiàn)有錨桿錨固力先下降后慢慢增長(zhǎng)的現(xiàn)象。


圖1為一種可縮增阻式錨桿預(yù)應(yīng)力部件結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為一種可縮增阻式錨桿預(yù)應(yīng)力控制部件與錨桿配套使用示意圖其中l(wèi)一預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊、2—套筒、3 —小槽、4一螺母、5—錨桿、 6 —托板、7—減摩墊片、8-減摩墊片。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
根據(jù)圖1、圖2可知， 一種可縮增阻式錨桿預(yù)應(yīng)力控制部件它包括 預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊l、套筒2、套筒2上銑的小槽3、螺母4，其特征在于: 預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊1放置在套筒2內(nèi)，通過(guò)預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊1的凸出和套 筒2上部的凸出將楔塊1和套筒2連接成為一整體，其中預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔 塊1是帶弧度的方臺(tái)型結(jié)構(gòu)，套筒2是四邊連接處銑有小槽3的桶形結(jié) 構(gòu)體。
將螺母4、預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊l、套筒2、托板6依次套裝在錨桿桿體 5上，托板6與巖面密貼。螺母4與錨桿5通過(guò)絲扣連接，預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔 塊l、套筒2、托板6串裝在錨桿5上；施工時(shí)擰緊螺母4，預(yù)應(yīng)力標(biāo)示 楔塊1楔入套筒2內(nèi)，隨著力的增加預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊1楔入套筒2的深 度增加，套筒2的上部受到的拉力阻止了預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊1的楔入，這 種阻力通過(guò)螺母4傳給錨桿5桿體一拉應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊1和套筒2 經(jīng)楔塊1和套筒2上的凸臺(tái)連接成為一個(gè)整體，根據(jù)銑的小槽3處拉裂 時(shí)楔塊1楔入套筒2的深度所需荷載在預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊1上預(yù)先刻上標(biāo) 示線，此標(biāo)示線反映錨桿所受預(yù)應(yīng)力的大小，這樣就能通過(guò)預(yù)應(yīng)力標(biāo)示 楔塊1上的刻度直觀反映錨桿預(yù)應(yīng)力的大小。安裝錨桿時(shí)通過(guò)大扭矩機(jī) 具擰緊螺母4，通過(guò)預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊1上的刻度線控制錨桿預(yù)應(yīng)力是否達(dá) 到設(shè)計(jì)要求。隨著圍巖的變形，錨桿5錨固力提高，螺帽4擠壓預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊1向套筒2內(nèi)移動(dòng)，預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊1楔入套筒2內(nèi)，套筒2 阻止其楔入，力從楔塊2傳至螺帽4帶動(dòng)錨桿5受力，隨著錨桿5受力 的增加，預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊1楔入的深度增加，套筒2則從銑的小槽3處 開(kāi)裂，楔入深度增加，起到了增阻的作用，彌補(bǔ)了因錨桿桿體強(qiáng)度提高 而延伸率低的不足。
權(quán)利要求
1、一種可縮增阻式錨桿預(yù)應(yīng)力控制部件，它包括預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊(1)、套筒(2)、螺母(4)，其特征在于預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊(1)放置在套筒(2)內(nèi)，通過(guò)小凸臺(tái)將預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊(1)和套筒(2)連接成為一整體，預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊(1)的四個(gè)側(cè)邊帶弧度的中空方臺(tái)，套筒(2)為四角銑有小槽(3)的一方形桶狀結(jié)構(gòu)體，預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊(1)小的一端套入套筒(2)內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可縮增阻式錨桿預(yù)應(yīng)力部件，其特征 在于螺母(4)、減摩墊圈(7)、預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊(1)、套筒(2)、減 摩墊圈(8)、托板(6)依次套裝在錨桿(5)桿體上，托板(6)與巖面(9)密貼。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可縮增阻式錨桿預(yù)應(yīng)力部件，其特征 在于螺母(4)與錨桿(5)通過(guò)絲扣連接，預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊(1)、套 筒(2)、托板(6)串裝在錨桿(5)上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可縮增阻式錨桿預(yù)應(yīng)力控制部件，它包括預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊、套筒、螺母，其特征在于可縮增阻式預(yù)應(yīng)力控制部件主要由預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊和套筒組成，通過(guò)小凸臺(tái)將預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊和套筒連接成為一整體，預(yù)應(yīng)力標(biāo)示楔塊是四面帶弧度的中空方臺(tái)，套筒為一四角連接處銑有小槽的方形桶狀結(jié)構(gòu)。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，適用于高地應(yīng)力區(qū)巖石隧道、巷道和硐室的錨桿支護(hù)。
文檔編號(hào)E21D21/00GK101581225SQ20091006202
公開(kāi)日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者建 劉, 華 張 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所