[发明专利]一种具有监测围岩变形功能的吸能锚杆及其施工方法

说明书

本发明公开了一种具有监测围岩变形功能的吸能锚杆，包括辅助套管、吸能杆体和轴承，吸能杆体的第一端部连接锚头，吸能杆体的第二端部还轴向连接轴承，辅助套管套接吸能杆体外侧；所述吸能杆体在受到围岩作用的拉力时扭转，产生相对角位移，轴承设有刻度以用于显示产生的相对角位移的大小；其中，所述锚头的一端膨大形成膨大端，锚头的外侧还套接膨胀壳，膨胀壳的外侧螺纹连接辅助套管。本发明使用能够监测围岩变形功能的高强度吸能锚杆，以发挥围岩自承载能力，并控制、监测围岩的变形和破坏。

技术领域

本发明涉及锚杆支护领域，具体的，涉及一种具有监测围岩变形功能的吸能锚杆及其施工方法。

背景技术

随着地下工程埋深的不断增加，原岩应力不断增大，这时围岩在高地应力条件下常常发生围岩大变形、岩爆、冒顶与片帮等灾害。锚杆是一种应用较为广泛的支护构件，已有一百多年的使用历史，锚杆支护可显著改善围岩承载并提高其稳定性, 因此广泛应用于矿山、隧道等各类岩土工程领域。

目前，在地下工程中常常采用普通刚性锚杆，发明人认为，随着地下工程逐步向深部发展，围岩所处应力环境日趋复杂，软岩隧道围岩变形量可以达到200～500mm，远远超过普通锚杆杆体的变形控制范围；高应力条件下硬岩隧道围岩变形较小，通常只有20～65mm，但对支护强度或抗压吸能的要求高，普通锚杆容易发生断裂失效；普通锚杆由于其刚度太大、抗压变形性能差等原因，在深部环境中难以适应高地应力或较大的围岩变形的支护要求。

深部围岩支护的理想锚杆既要有较高的支护强度，又要有良好的抗压变形能力，这一原则适用于软岩和硬岩巷道。同时，在锚杆支护施加后也应该时刻监测围岩变形情况，防范于未然，保证施工和运营期间隧道的安全。

发明内容

针对现有的锚杆支护体系在深部环境中难以适应高地应力或较大的围岩变形的支护要求的不足，本发明旨在提供一种具有监测围岩变形功能的吸能锚杆及其施工方法，其具有变形抗压能力，使用能够监测围岩变形功能的高强度吸能锚杆，以发挥围岩自承载能力，并控制、监测围岩的变形和破坏。

本发明的第一目的，是提供一种具有监测围岩变形功能的吸能锚杆。

本发明的第二目的，是提供一种具有监测围岩变形功能的吸能锚杆的施工方法。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

第一方面，本发明公开了一种具有监测围岩变形功能的吸能锚杆，包括辅助套管、吸能杆体和轴承，吸能杆体的第一端部连接锚头，吸能杆体的第二端部轴向连接轴承，辅助套管套接吸能杆体外侧；所述吸能杆体在受到围岩作用的拉力时扭转，产生相对角位移，轴承设有刻度以用于显示产生的相对角位移的大小；

其中，所述锚头的一端膨大形成膨大端，锚头的外侧还套接膨胀壳，膨胀壳的外侧螺纹连接辅助套管。

进一步，所述辅助套管端部内侧具有螺纹，所述辅助套管与所述的膨胀壳螺纹连接，所述辅助套管的内径大于所述吸能杆体的直径。

进一步，还包括托盘和紧固螺母，托盘套接于所述吸能杆体外侧，托盘的第一侧能够与所述辅助套管抵接，托盘的第二侧能够与所述轴承抵接，紧固螺母与所述吸能杆体的第二端部螺纹连接，所述轴承位于托盘和紧固螺母之间。

进一步，所述紧固螺母的第二侧具有标记。

进一步，所述锚头的膨大端呈圆台状。

进一步，所述膨胀壳呈管状，所述膨胀壳包括一体成型的第一段和第二段，所述膨胀壳的第一段具有多个起始于膨胀壳第一端面的切口，所述膨胀壳的第二段的外侧具有起始于膨胀壳的第二端面的外螺纹。

进一步，所述吸能杆体呈麻花状，在受围岩拉力时吸能杆体会沿与麻花状成型时相反的扭转方向发生扭转变形，产生相对角位移。