多段锚固式树脂锚杆及其锚固方法

摘要

本发明公开了一种多段锚固式树脂锚杆及其锚固方法，它包括锚杆体和孔口预紧器，锚杆上间隔设有点锚固段，其余段为自由段；所述的点锚固段是在该段的锚杆体上加工有齿状环刀，齿状环刀外套有双组份树脂锚固药卷，双组份树脂锚固药卷两端套有隔离垫圈，从而将锚杆体从孔口开始依次被分成第一自由段、第一点锚固段、第二自由段、第二点锚固段、第三自由段、第三点锚固段，要求第一自由段处在围岩的松动区，第三点锚固段处在围岩的弹性区，其余段处在围岩的塑性区。本发明点锚固段和自由段的数量以及各段的长度可以根据围岩压力分布特点调整，分散荷载，避免在锚杆端部发生超强的应力集中，防止杆体断裂或将锚固体拔出。

说明书

技术领域

本发明涉及矿山巷道、交通隧道、地下工程、岩体边坡等各类岩体工程加 固用的锚杆，尤其适用于软岩工程的加固锚杆。

背景技术

目前锚杆锚固方式主要为端头锚固式锚杆或者全长锚固式锚杆，它们都是 由锚杆体、孔口预紧器和锚固剂组成。与本发明有关的技术是端头锚固式锚杆。 端头锚固式锚杆是在锚杆体的孔底部分设有双组份树脂锚固剂，这种锚杆简称 “树脂锚杆”；这种“树脂锚杆”锚固种形式往往在锚固端形成应力集中区， 使锚固端周围岩体破坏，造成锚杆支护失效，或者由于锚杆将围岩从表面到深 部变形形成累加式传递，造成锚杆被拉断。

根据巷道或隧道围岩变形特点，围岩从外向里可分为四个区：松动区、塑性 区、弹性区和原岩应力区，围岩的位移量大小在锚杆轴向上呈现的趋势是，松 动区最大、其次是塑性区、最小是弹性区。目前的锚杆锚固方式没有根据这种 位移趋势进行设计，所以会造成锚杆拉断或支护失效的情况。

发明内容

为了解决现有锚杆锚固时无法适应围岩变形位移而被拉断失效的技术问 题，本发明提出一种多段锚固式树脂锚杆，以及该锚杆的施工方法。该锚杆可 根据围岩的变形特点，分段释放变形，可以消除锚杆周围岩体变形的累加式传 递，避免锚固点形成超限应力集中区。

一种多段锚固式树脂锚杆，它包括锚杆体和孔口预紧器，其特征在于，在 锚杆体上间隔设有点锚固段，其余段为自由段；所述的点锚固段是在该段的锚 杆体上加工有齿状环刀，齿状环刀外套有双组份树脂锚固药卷，双组份树脂锚 固药卷两端套有隔离垫圈；从而将锚杆体从孔口开始依次被分成第一自由段、 第一点锚固段、第二自由段、第二点锚固段、第三自由段、第三点锚固段，各 点锚固段和自由段的长度应保证锚杆打入钻孔后，第一自由段的锚杆体处在围 岩的松动区，第三点锚固段的锚杆体处在围岩的弹性区，其余段的锚杆体处在 围岩的塑性区。

上述多段锚固式树脂锚杆的锚固方法是：

第一步：在需要锚固的巷道围岩上钻孔，钻孔深度等于锚杆长度；

第二步：将加工好的锚杆推入钻孔中，将钻机安装在锚杆体露头上，开动 钻机，锚杆体推进并旋转，通过齿状环刀破开双组份树脂锚固药卷，在继续旋 转下将双组份树脂锚固药卷中的双组份树脂锚固剂成分搅拌均匀，凝固，使锚 杆体与围岩紧密的粘结在一起；

第三步：待双组份树脂锚固剂凝固到一定强度后，装上孔口预紧器，通过 预紧结构的螺母施加预紧力，使第一自由段刚好处在在松动区，第一点锚固段、 第二自由段、第二点锚固段、第三自由段处在塑性区，第三点锚固段处在弹性 区。

上述隔离垫圈作用是防止锚固剂流入自由段。

本发明的工作原理和积极效果是：

1、由于第一自由段刚好处在松动区，第一自由段和第一点锚固段与孔口预 紧器之间共同形成加固区，该加固区依靠孔口预紧器的作用，使之间的锚杆体 与围岩保持隔离状态，这样，围岩不会裹抱锚杆体同步位移，使松动区围岩变 形能量可以自由耗散，消除了围岩位移对锚杆的传递叠加效应，防止锚杆被拉 坏失效。

2、第一、第二点锚杆段全部设置在塑性区内，形成一个承载区，该承载区 的位移比前区小得多，可以根据支护结构的要求选择点锚固段的长度，对软弱 岩体甚至可以全段锚固。

3、加固区和承载区谐调并存，互相作用，形成整体承载结构。加固区不仅 能耗散承压区的变形能，而且对承载区有支撑作用，提高承载区的承载能力。 承载区承受弹性区传递来的变形压力，约束加固区的变形，保持加固区的整体 稳定。两区谐调并存成形整体承载结构。

4、锚固段和自由段数量和长度比例可以根据围岩压力分布特点调整，分散 荷载，避免在锚杆端部发生超强的应力集中使杆体断裂或将锚固体拔出。

图例说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A部放大图；

图3是本发明锚固原理图。

图例说明，1-锚杆体，2-孔口预紧器，2.1-螺母，2.3-压力弹簧，2.3-托 盘，3.1-第一点锚固段，3.2-第二点锚固段，3.3-第三点锚固段,4.1-第一自由 段，4.2-第二自由段，4.3-第三自由段，5-隔离垫圈，6-双组份树脂锚固药卷， 7-齿状环刀。

具体实施方式

如图1、图2所示的多段锚固式树脂锚杆，它包括锚杆体1和孔口预紧器2， 孔口预紧器2由螺母2.1、压力弹簧2.2和托盘2.3组成，在锚杆体1上间隔设 有点锚固段，其余段为自由段；所述的点锚固段是在该段的锚杆体1上加工有 齿状环刀7，齿状环刀7外套有双组份树脂锚固药卷6，双组份树脂锚固药卷6 两端套有隔离垫圈5；从而将锚杆体1从孔口开始被依次分成第一自由段4.1、 第一点锚固段3.1、第二自由段4.2、第二点锚固段3.2、第三自由段4.3、第 三点锚固段，各点锚固段和自由段的长度应保证锚杆打入钻孔后，第一自由段 4.1的锚杆体处在围岩的松动区，第三点锚固段3.3的锚杆体处在围岩的弹性区， 第一点锚固段3.1、第二自由段4.2、第二点锚固段3.2、第三自由段4.3的锚 杆体处在围岩的塑性区。

上述多段锚固式树脂锚杆的锚固方法是（见图3）：

第一步：在需要锚固的巷道围岩上钻孔，钻孔深度等于锚杆长度；

第二步：将加工好的锚杆推入钻孔中，将钻机安装在锚杆体1露头上，开 动钻机，锚杆体1推进并旋转，通过齿状环刀7破开双组份树脂锚固药卷6，在 继续旋转下将药卷中的双组份树脂锚固剂成分搅拌均匀，凝固，使锚杆体1与 围岩紧密的粘结在一起；

第三步：待双组份树脂锚固药卷6中的的双组份树脂锚固剂成分凝固到一 定强度后，装上孔口预紧器2，通过预紧器2的螺母2.1施加预紧力，使第一自 由段4.1的锚杆体处在围岩的松动区，第三点锚固段3.3的锚杆体处在围岩的 弹性区，第一点锚固段3.1、第二自由段4.2、第二点锚固段3.2和第三自由段 4.3的锚杆体处在围岩的塑性区。

上述隔离垫圈5作用是防止锚固剂流入自由段。