可缩增阻式锚杆预应力控制部件.pdf

本发明公开了一种可缩增阻式锚杆预应力控制部件，它包括预应力标示楔块、套筒、螺母，其特征在于：可缩增阻式预应力控制部件主要由预应力标示楔块和套筒组成，通过小凸台将预应力标示楔块和套筒连接成为一整体，预应力标示楔块是四面带弧度的中空方台，套筒为一四角连接处铣有小槽的方形桶状结构。该装置结构简单、价格低廉，适用于高地应力区岩石隧道、巷道和硐室的锚杆支护。

1、  一种可缩增阻式锚杆预应力控制部件，它包括预应力标示楔块(1)、套筒(2)、螺母(4)，其特征在于：预应力标示楔块(1)放置在套筒(2)内，通过小凸台将预应力标示楔块(1)和套筒(2)连接成为一整体，预应力标示楔块(1)的四个侧边带弧度的中空方台，套筒(2)为四角铣有小槽(3)的一方形桶状结构体，预应力标示楔块(1)小的一端套入套筒(2)内。

2、  根据权利要求1所述的一种可缩增阻式锚杆预应力部件，其特征在于：螺母(4)、减摩垫圈(7)、预应力标示楔块(1)、套筒(2)、减摩垫圈(8)、托板(6)依次套装在锚杆(5)杆体上，托板(6)与岩面(9)密贴。

3、  根据权利要求1所述的一种可缩增阻式锚杆预应力部件，其特征在于：螺母(4)与锚杆(5)通过丝扣连接，预应力标示楔块(1)、套筒(2)、托板(6)串装在锚杆(5)上。

可缩增阻式锚杆预应力控制部件
技术领域
本发明涉及建筑结构加固、岩石隧道、巷道和硐室支护锚杆安装过程的预应力控制与运行后期的可缩增阻装置，更具体涉及一种可缩增阻式锚杆预应力控制部件，也可用于其它岩土工程(如岩质边坡)锚杆支护结构的预应力控制与锚杆端部可缩增阻，提高岩石锚杆后期的支护应力，又增加了锚杆的在工作状态中的延伸率。需与高强预应力岩石锚杆配套使用。
技术背景
随着资源开采深度的增加，地应力增大、地质条件恶化，导致矿井深部巷道围岩支护的难度加大。巷道开挖后，由于应力重分布导致洞周应力集中，巷道自由面一侧应力减为零，围岩由开挖前的三向应力状态转化为二向应力状态，开挖扰动区内的围岩受到的压剪应力超过其长期强度，如不及时有效地支护，围岩很快由表及里发生破裂失稳。
因此，要维护巷道的稳定，首先必须在巷道开挖后尽快恢复和改善围岩的应力状态，将巷道开挖后因二次应力调整形成的二向应力状态恢复到三向应力状态。改善和恢复应力状态的措施越及时越有利于围岩稳定；巷道自由面上的压应力恢复得越高，越有利于围岩稳定。这就要求巷道开挖后必须立即支护，而且初期支护力(预应力)必须达到足够的量值。对深度在800～1000米左右的岩石巷道，即使在自重应力作用下，其竖向原岩应力也高达20～30MPa，在煤系地层中一般都赋存了很高的构造应力，以致于水平应力和垂直应力均远高于岩体自重引起的原岩应力，而且水平地应力通常是垂直地应力的1.25～2.5倍。理论分析和工程实践表明，对煤矿深部岩石巷道而言，要想取得充分有效的支护效果，必须使锚杆预应力达到80kN以上。然而现场用的锚杆常因施工时预应力偏低和不均衡，达不到预期的围岩支护加固效果。由于岩石材料本身具有的应力松弛特性和围岩整体位移逐步由围岩表面向深处发展两方面的原因，锚杆的锚固力在达到峰值以后将随着时间的推移而逐步降低。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种可缩增阻式锚杆预应力控制部件，通过套筒上所铣小槽的深度的不同来调节初始预应力的大小，对预应力锚杆的施工质量进行控制。该装置结构简单，价格低廉，易于推广应用。为了实现上述任务，本发明采用以下技术措施：
一种可缩增阻式锚杆预应力控制部件，它包括预应力标示楔块、套筒、螺母，其特征在于：预应力标示楔块放置在套筒内，通过小凸台将预应力标示楔块和套筒连接成为一整体，预应力标示楔块的四个侧边带弧度的中空方台，套筒为四角铣有小槽的一方形桶状结构体，预应力标示楔块小的一端套入套筒内。螺母、减摩垫圈、预应力标示楔块、套筒、减摩垫圈、托板依次套装在锚杆杆体上，托板与岩面密贴。螺母与锚杆通过丝扣连接，预应力标示楔块、套筒、托板串装在锚杆上。预应力标示楔块上有反映锚杆初次安装时预应力大小的刻度线；当预应力达到设计值时，预应力标示楔块楔入套筒一定深度，随着锚杆的受力，带动螺帽挤压预应力标示楔块，套筒阻止预应力标示楔块楔入使锚杆受力，依靠套筒材料自身的弹性避免了锚杆锚尾螺纹退丝造成的锚杆的预应力损失。锚杆安装过程中所承受的预应力大小，既可以按照设计值通过套筒上铣的小槽的深度的不同来对调整预应力的大小，铣的槽浅则需要的初始预应力值高，可用于检验锚杆的施工质量，同时随着锚杆受力的增加，预应力标示楔块楔入的深度增加，套筒则从铣的小槽处开裂，楔入深度增加，起到了增阻的作用，也弥补了因锚杆杆体强度提高而延伸率低的不足。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
可缩增阻式锚杆预应力控制部件，该结构在锚杆施工初期可检验锚杆施工后的预应力是否达到设计值；同时随着围岩变形锚杆受力螺帽挤压楔块楔入套筒，依靠套筒自身的材料弹性反作用于楔块，推螺帽使锚杆受力，随着锚杆受力的增加，楔块胀破套筒，套筒从铣有小槽处开裂，阻力增大，起到增阻延伸的作用。锚杆安装过程中所承受的预应力大小，可以通过铣的小槽深度来实现设计的预应力值。现有的锚尾大部分都是直接拧螺母，这样在锚杆受力变形和掘进爆破的影响下，螺母都会出现不同程度的退丝现象，锚杆的锚固力下降，达不到设计值，严重影响锚杆的正常使用和锚杆主动支护作用的发挥。采用本发明在现场测试表明，锚杆锚固力持续增长，没有出现现有锚杆锚固力先下降后慢慢增长的现象。
附图说明
图1为一种可缩增阻式锚杆预应力部件结构示意图
图2为一种可缩增阻式锚杆预应力控制部件与锚杆配套使用示意图
其中：1-预应力标示楔块、2-套筒、3-小槽、4-螺母、5-锚杆、6-托板、7-减摩垫片、8-减摩垫片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
根据图1、图2可知，一种可缩增阻式锚杆预应力控制部件它包括预应力标示楔块1、套筒2、套筒2上铣的小槽3、螺母4，其特征在于：预应力标示楔块1放置在套筒2内，通过预应力标示楔块1的凸出和套筒2上部的凸出将楔块1和套筒2连接成为一整体，其中预应力标示楔块1是带弧度的方台型结构，套筒2是四边连接处铣有小槽3的桶形结构体。
将螺母4、预应力标示楔块1、套筒2、托板6依次套装在锚杆杆体5上，托板6与岩面密贴。螺母4与锚杆5通过丝扣连接，预应力标示楔块1、套筒2、托板6串装在锚杆5上；施工时拧紧螺母4，预应力标示楔块1楔入套筒2内，随着力的增加预应力标示楔块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预应力标示楔块1的楔入，这种阻力通过螺母4传给锚杆5杆体一拉应力。预应力标示楔块1和套筒2经楔块1和套筒2上的凸台连接成为一个整体，根据铣的小槽3处拉裂时楔块1楔入套筒2的深度所需荷载在预应力标示楔块1上预先刻上标示线，此标示线反映锚杆所受预应力的大小，这样就能通过预应力标示楔块1上的刻度直观反映锚杆预应力的大小。安装锚杆时通过大扭矩机具拧紧螺母4，通过预应力标示楔块1上的刻度线控制锚杆预应力是否达到设计要求。随着围岩的变形，锚杆5锚固力提高，螺帽4挤压预应力标示楔块1向套筒2内移动，预应力标示楔块1楔入套筒2内，套筒2阻止其楔入，力从楔块2传至螺帽4带动锚杆5受力，随着锚杆5受力的增加，预应力标示楔块1楔入的深度增加，套筒2则从铣的小槽3处开裂，楔入深度增加，起到了增阻的作用，弥补了因锚杆杆体强度提高而延伸率低的不足。