[发明专利]一种非牛顿流体变刚度耗能减震锚杆及施工方法

说明书

一种非牛顿流体变刚度耗能减震锚杆及施工方法，属于岩土支挡工程及振动控制领域，具体涉及主动变刚度的耗能减震锚杆技术，结构由变刚度装置1和锚杆18组成，变刚度装置1由固定罩2、变刚度弹簧8、连接件12、活塞15和连轴16组成，锚杆由自由段和锚固段组成。锚杆18通过螺纹17与变刚度装置1连接形成整体的完整的非牛顿流体变刚度耗能减震锚杆。连接于锚头的变刚度装置能够在地震发生时自动增大弹簧刚度，减小震动区和稳定区的相对位移，增加了被支护区域的稳定性。施工方法的步骤为：步骤（1）勘察设计；步骤（2）钻孔；步骤（3）锚杆18施工；步骤（5）非牛顿流体变刚度耗能减震锚杆组装；步骤（6）恢复场地，完成施工。

技术领域

本发明属于岩土支挡工程及振动控制领域，具体涉及主动变刚度的耗能减震锚杆技术，特别适用于隧道、矿山巷道和高陡边坡等永久性支护工程。

背景技术

我国是世界上地震地质灾害最发育、 分布最广、数量最多、危害最严重的国家之一，从古至今地震诱发的滑移、坍塌灾害比比皆是，造成的生命财产损失不计其数。地震动对岩土临空结构的破坏作用在于：①触发作用，强烈附加地震惯性力能使岩土结构临空面一定深度范围内的岩土体瞬间错动，直接诱发灾害；②促进作用，通过松动岩土结构、劣化岩土物理力学强度指标、改变地下水特征，促使灾害形成。地震滑坡灾害正严重威胁着我国地建设、资源开发和经济发展，大力加强地震滑坡防灾减灾工作十分必要，也刻不容缓，其中很重要的工作之一就是支护结构抗震设计。支护抗震设计目的是使结构自身具有一定的强度、刚度和延性，使其自身具有一定的抗震性能。但是这种思路下支护结构处于抵御地震的被动地位，是一种消极的思路。

随着时代的发展和大型工程的增加，传统支护结构和抗震设计方法越来越难满足现阶段的抗震安全性和适用性要求。为此，各国学者一直在寻求新的抗震结构和设计途径，以隔振、减震技术为特点的控制设计理念便产生了。1972年美籍华人Yao首先将控制理论应用于土木结构振动的分析，提出了结构振动控制的概念。工程结构减震控制是在结构中适当的部位安装震动控制系统，用来改变或调整结构的动力特性，阻隔、抵消外部地震激励，或耗散已经输入到结构系统中的地震能量,减轻结构的破坏或疲劳损伤，达到经济性、安全性与可靠性的合理平衡。