一种用于碎裂松动岩体边坡加固锚杆及施工监测方法

摘要

本发明公开一种用于碎裂松动岩体边坡加固锚杆及施工监测方法，包括锚杆机构和位移监测机构，锚杆机构包括主锚杆和伞形锚头，主锚杆前端设有伞形锚头，位移监测机构包括位移传感器和中心处理器，伞形锚头前端设有位移传感器，位移传感器将锚杆机构的实时位移数据传输至中心处理器中；本发明通过弹性力学的基础性原理“圣维南原理”设计的伞形锚头使锚杆机构的加固影响范围为锚头直径三倍范围，提高了加固效果，节约锚杆机构的使用量，减少施工工作量和工程的成本，可增强碎裂松动岩体边坡施工期的稳定性，同时位移传感器的实时监测可增强碎裂松动岩体边坡运行期的安全性，有较大的环保效益和经济效益。

说明书

技术领域

本发明涉及水利水电工程技术领域，尤其涉及一种用于碎裂松动岩体边坡加固锚杆及施工监测方法。

背景技术

高原地区河谷高山峡谷深切，由于特殊的气候条件及巨大的昼夜温差，河谷边坡山体广泛发育碎裂松动岩体，发育深度随高程增加而增大，在自然状况下及施工干扰下，碎裂岩体的局部岩块随时有垮塌的可能，在高陡的山体上，落石对工程施工道路和人员及设备安全构成极大的威胁；

传统治理方法采用挖除或者喷混凝土，由于碎裂松动岩体往往位于较高部位，施工机械难以到达，并且高程越高发育越深，对于广泛分布的、体量具体的碎裂松动岩体，采用传统的挖除或者喷混凝土，不仅施工难度大、而且造价巨大，锚杆(或锚索)对岩体的加固可以增强其整体性和局部强度，可有效加固局部范围，局部范围面积是有限的，对大面积的碎裂松动岩体进行加固需采用大量的锚杆(或锚索)，施工难度依然很大，造价亦高，若采用主动防护网进行加固，大面积防护网不能承受大量碎裂松动岩体垮塌带来的滚动或拉拽压力，局部网兜过大会造成防护网局部破坏或者整体脱落，加固效果不佳，因此，本发明提出一种用于碎裂松动岩体边坡加固锚杆及施工监测方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种用于碎裂松动岩体边坡加固锚杆及施工监测方法，该用于碎裂松动岩体边坡加固锚杆及施工监测方法通过弹性力学的基础性原理“圣维南原理”设计的伞形锚头使锚杆机构的加固影响范围为锚头直径三倍范围，提高了加固效果，节约锚杆机构的使用量，减少施工工作量和工程的成本，可增强碎裂松动岩体边坡施工期的稳定性，同时位移传感器的实时监测可增强碎裂松动岩体边坡运行期的安全性，有较大的环保效益和经济效益。

为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种用于碎裂松动岩体边坡加固锚杆，包括锚杆机构和位移监测机构，所述锚杆机构包括主锚杆和伞形锚头，所述主锚杆前端设有伞形锚头，所述位移监测机构包括位移传感器和中心处理器，所述伞形锚头前端设有位移传感器，所述位移传感器将锚杆机构的实时位移数据传输至中心处理器中。

进一步改进在于：所述伞形锚头由六组长度为1米的螺纹钢组成，所述伞形锚头对称设置呈60°夹角焊接设置。

进一步改进在于：所述位移传感器中还包含了无线传输模块，所述位移传感器通过无线传输模块将锚杆机构位移数据传输给中心处理器。

一种用于碎裂松动岩体边坡加固锚杆的施工监测方法，包括以下步骤：

步骤一、确定加固范围，根据碎裂松动岩体边坡稳定性分析结果及边坡影响区域来确定所需加固的碎裂松动岩体的范围；

步骤二、制作和布施锚杆机构，采用传统施工方法把锚杆机构中的主锚杆钻入边坡岩体内，然后焊接伞形锚头，并将位移传感器安装在伞形锚头中后开启，最后采用外包混凝土把伞形锚头全部包裹固定住；

步骤三、锚杆机构监测，锚杆机构施工完成后通过中心处理器实时数据显示来监测锚杆的位移数据；

步骤四、紧急处理，当位移传感器发送的位移数据发生突变和持续增长，对发生较大位移的区域采用人工清理碎石和补增锚杆机构的措施进行加固。

进一步改进在于：所述步骤二中锚杆机构的施工方法分两种，一种是先将伞形锚头包含的六根长度1米的螺纹钢按夹角60°焊接成整体后再与主锚杆焊接；另一种是将伞形锚头包含的六根长度1米的螺纹钢单根依次按夹角60°焊接在主锚杆前端。

进一步改进在于：所述步骤二中根据弹性力学的基础性原理“圣维南原理”得，半径1米的伞形锚头其布施作用范围为半径4米之内，则锚杆机构的主锚杆之间控制在8米的间距布施。

进一步改进在于：所述步骤四中发生较大位移的区域具体确定方法为，设每根锚杆机构为M

本发明的有益效果为：本发明通过弹性力学的基础性原理“圣维南原理”设计的伞形锚头使锚杆机构的加固影响范围为锚头直径三倍范围，提高了加固效果，节约锚杆机构的使用量，减少施工工作量和工程的成本，可增强碎裂松动岩体边坡施工期的稳定性，同时位移传感器的实时监测可增强碎裂松动岩体边坡运行期的安全性，有较大的环保效益和经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明锚杆机构主视图。

图2为本发明锚杆机构俯视图。

图3为本发明加固工作流程图。

其中：1、主锚杆；2、伞形锚头；3、位移传感器；4、无线传输模块；5、中心处理器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

根据图1、2、3所示，本实施例提供了一种用于碎裂松动岩体边坡加固锚杆，包括锚杆机构和位移监测机构，所述锚杆机构包括主锚杆1和伞形锚头2，所述主锚杆1前端设有伞形锚头2，所述位移监测机构包括位移传感器3和中心处理器5，所述伞形锚头2前端设有位移传感器3，所述位移传感器3将锚杆机构的实时位移数据传输至中心处理器5中。

所述伞形锚头2由六组长度为1米的螺纹钢组成，所述伞形锚头2对称设置呈60°夹角焊接设置。

所述位移传感器3中还包含了无线传输模块4，所述位移传感器3通过无线传输模块4将锚杆机构位移数据传输给中心处理器5。

一种用于碎裂松动岩体边坡加固锚杆的施工监测方法，包括以下步骤：

步骤一、确定加固范围，根据碎裂松动岩体边坡稳定性分析结果及边坡影响区域来确定所需加固的碎裂松动岩体的范围；

步骤二、制作和布施锚杆机构，采用传统施工方法把锚杆机构中的主锚杆1钻入边坡岩体内，然后焊接伞形锚头2，并将位移传感器3安装在伞形锚头2中后开启，最后采用外包混凝土把伞形锚头2全部包裹固定住；

步骤三、锚杆机构监测，锚杆机构施工完成后通过中心处理器5实时数据显示来监测锚杆的位移数据；

步骤四、紧急处理，当位移传感器3发送的位移数据发生突变和持续增长，对发生较大位移的区域采用人工清理碎石和补增锚杆机构的措施进行加固。

所述步骤二中锚杆机构的施工方法分两种，一种是先将伞形锚头2包含的六根长度1米的螺纹钢按夹角60°焊接成整体后再与主锚杆1焊接；另一种是将伞形锚头2包含的六根长度1米的螺纹钢单根依次按夹角60°焊接在主锚杆1前端。

所述步骤二中根据弹性力学的基础性原理“圣维南原理”得，半径1米的伞形锚头2其布施作用范围为半径4米之内，则锚杆机构的主锚杆1之间控制在8米的间距布施。

所述步骤四中发生较大位移的区域具体确定方法为，设每根锚杆机构为M

该用于碎裂松动岩体边坡加固锚杆及施工监测方法通过弹性力学的基础性原理“圣维南原理”设计的伞形锚头使锚杆机构的加固影响范围为锚头直径三倍范围，提高了加固效果，节约锚杆机构的使用量，减少施工工作量和工程的成本，可增强碎裂松动岩体边坡施工期的稳定性，同时位移传感器的实时监测可增强碎裂松动岩体边坡运行期的安全性，有较大的环保效益和经济效益。

同时本发明锚杆机构可扩展应用到水电工程边坡、道路工程边坡、铁路边坡等工程边坡的加固治理，改善边坡岩体的结构，增强边坡岩体的完整性，最大程度降低落石和边坡垮塌的风险；

扩展应用到引水隧洞、交通隧洞、石油储备洞库围岩的加固治理，增强围岩体的整体性和强度，降低渗透性，降低围岩体垮塌和失事风险；

扩展应用到景区危岩体的治理，景区奇石怪石构成了秀丽的风景，同时这些风景也有潜在的危险因素，在人流量多空间狭小拥挤的景区，石块的掉落会给人群安全造成极大的威胁，可以采用本发明的锚杆机构对景区潜在的危岩体进行加固，排除景区潜在的危险因素，同时也可以利用锚杆机构对石头进行组合制造出新的造型和风景。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。