一种适用于偏压隧道的可伸缩锚杆的制作方法

1.本实用新型涉及偏压隧道施工试验技术领域，特别是一种适用于偏压隧道的可伸缩锚杆。


背景技术：

2.在西部山区隧道修建过程中，由于山体地势高低起伏，因而隧道修建过程中常面临偏压的不良地质环境，造成偏压隧道深埋侧受力变形较大，浅埋侧受力变形较小的情况，目前针对偏压隧道采用的锚杆支护形式深浅埋侧一致，深埋测易支护过弱，引起衬砌开裂破坏，浅埋侧支护过强，易造成浪费，因而有必要对偏压隧道适宜的锚杆设计及施工展开相应研究。
3.目前对偏压隧道支护及新型锚杆已有较多研究，主要针对偏压地形提出新的支护形式及方法，并有针对不同不良地质探究新型的锚杆形式，但目前所做的研究没有考虑到深浅埋侧偏压隧道受力变形的不一致导致深埋侧支护不足、浅埋侧支护过剩，因而有必要针对偏压地形，提出适用于偏压隧道的锚杆非对称设计方法，并针对锚杆非对称设计中深浅埋侧锚杆长度不同的情况，提出一种可伸缩锚杆来适应偏压隧道锚杆非对称设计。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种适用于偏压隧道的可伸缩锚杆。
5.为达到上述目的，本实用新型是按照以下技术方案实施的：
6.一种适用于偏压隧道的可伸缩锚杆，包括固定锚杆，位于土体外侧的固定锚杆一端设有垫板，锚杆贯穿垫板后连接有螺母，还包括伸缩锚杆、滑轨、伸缩杆以及电磁铁；所述固定锚杆内壁两侧分别设有滑轨，所述伸缩锚杆后端装配在固定锚杆前端内，伸缩锚杆的外壁两侧分别设有与滑轨滑动配合的滑槽；所述伸缩锚杆后端面两侧分别固定有电磁铁，电磁铁的铁芯垂直于固定锚杆，固定锚杆中部的两侧对应电磁铁的铁芯设有铁盘。
7.进一步地，所述伸缩锚杆后端端面垂直连接有伸缩杆，所述伸缩杆端部固定在固定锚杆后端内。
8.进一步地，所述铁盘的直径大于等于电磁铁的铁芯的直径。
9.进一步地，所述伸缩锚杆上设有刻度，刻度的零刻度在伸缩锚杆最前端。
10.与现有技术相比，本实用新型的可伸缩锚杆通过伸缩杆、电磁铁、伸缩锚杆、滑轨等装置能快速变化锚杆长度，使用简单，仅一人即可完成施工，使其满足偏压隧道非对称锚杆设计中不同锚杆长度的要求；非对称锚杆设计方案及伸缩锚杆能有效控制偏压隧道变形，起到很好的支护效果。
附图说明
11.图1为适用于偏压隧道的可伸缩锚杆的结构示意图：（a）为可伸缩锚杆整体示意；
（b）为伸缩杆局部示意；（c）为伸缩锚杆刻度示意。
12.图2为偏压隧道非对称锚杆设计，图中对偏压角及偏压构造应力进行了标注说明。
具体实施方式
13.为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定实用新型。
14.如图1所示的一种适用于偏压隧道的可伸缩锚杆，包括螺母1，垫板2，固定锚杆3，伸缩锚杆4，滑轨5，电磁铁6，伸缩杆7，固定锚杆3内壁两侧分别设有滑轨5，所述伸缩锚杆4后端装配在固定锚杆3前端内，伸缩锚杆4的外壁两侧分别设有与滑轨5滑动配合的滑槽，伸缩锚杆4通过固定锚杆3上的滑轨5自由移动，改变其与固定锚杆3的相对位置，伸缩锚杆4上的刻度可以快速读出伸缩锚杆的长度，从而调节锚杆总长满足锚杆非对称设计深浅埋侧的要求。所述伸缩锚杆4后端面两侧分别固定有电磁铁6，电磁铁6接线可以设置于固定锚杆3内然后穿过垫板2延伸至外部，电磁铁6的铁芯垂直于固定锚杆3，固定锚杆3中部的两侧对应电磁铁6的铁芯设有铁盘8，铁盘8的直径大于等于电磁铁的铁芯的直径，电磁铁6未通电时，不具备控制效果，电磁铁6通电后，位于伸缩锚杆4两侧的电磁铁6会吸住两侧铁盘8，使得伸缩锚杆4在固定锚杆3中的位置得以固定；如图1中（b）所示，伸缩杆7的一端连接着伸缩锚杆4，另一端连接着固定锚杆3后端，可以自由伸缩变化。
15.伸缩锚杆4尺寸要略微小于固定锚杆3，保证伸缩锚杆4可在固定锚杆3内侧移动，两者通过滑轨5连接，伸缩锚杆4侧边印有刻度，0刻度在伸缩锚杆最外侧，往里刻度尺读数增大，从而保证读出伸缩锚杆总长，从而计算出总锚杆长，如图1（c）所示。
16.本实用新型可以适用于偏压隧道施工，设计出在不同偏压角与偏压构造应力下的深浅埋侧锚杆长度设计方案及相应可伸缩锚杆，伸缩锚杆通过固定在固定锚杆上的滑轨，可自由移动，改变两者之间的相对位置，伸缩杆一端连接磁电控制器一端连接锚杆端部，可自由伸缩变形，通过伸缩锚杆上的刻度精准确定锚杆总长，电磁铁可固定伸缩锚杆。本实用新型非对称设计方案能充分利用锚杆的性能不造成浪费，伸缩锚杆在普通锚杆基础上，通过伸缩杆、电磁铁、伸缩锚杆、滑轨等装置起到伸缩作用，能有效控制偏压隧道变形受力，为偏压隧道锚杆设计提供参考。
17.使用上述用于偏压隧道的可伸缩锚杆，即可以进行偏压隧道锚杆施工及设计，具体操作过程如下：
18.步骤一、用罗盘、全站仪等仪器测量山体偏压角，山体偏压角为山体倾斜走势，采用水力致裂法等方法测量深浅埋侧地应力数值，深埋侧地应力数值减去浅埋侧地应力数值即为偏压构造应力，偏压角及偏压构造应力如图2所示；表1是不同偏压角与偏压应力下非对称锚杆设计，进行非对称设计时，先由偏压角为0
°
、无偏压构造应力时深浅埋侧锚杆等长方案出发，计算深浅埋侧锚杆总长，然后控制深浅埋侧锚杆总长不变，当偏压角增大、偏压构造应力增大时，增加深埋侧锚杆长度并减小浅埋侧锚杆长度，而保持两者总和不变。表中优化结果为一种参考非对称设计锚杆方案，可根据现场等实际情况进行调整，但总体规律为：偏压角度越大，深浅埋侧锚杆长度差异越大，山体偏压构造应力越大，深浅埋侧锚杆长度差异越大。
19.表1
[0020][0021]
步骤二、根据测得的偏压角及偏压构造应力数值，查表1进行偏压隧道锚杆非对称设计，浅埋侧锚杆长度设计要小于深埋侧锚杆，非对称设计总体规律为偏压角度越大、构造偏压应力数值越大，深浅埋侧锚杆长度差异越大。锚杆非对称设计时控制深浅埋侧锚杆总长不变，为无偏压及偏压应力时的深浅埋侧锚杆总长，偏压角及偏压构造应力增加时增加深埋侧锚杆长度而减小浅埋侧锚杆长度；
[0022]
步骤三、根据步骤二所确定的深浅埋侧锚杆长度，减去固定锚杆长度即为需要调节的伸缩锚杆长度，根据该长度，通过固定锚杆内侧的滑轨调节伸缩锚杆位置，伸缩锚杆通过伸缩杆与锚杆施作前端相连，伸缩杆可任意压缩拉伸变形；
[0023]
步骤四、根据伸缩锚杆侧方读数确定伸缩锚杆长度，将伸缩锚杆移动到相应位置；
[0024]
步骤五、通过电磁铁快速固定伸缩锚杆，使得伸缩锚杆与固定锚杆的相对位置不会发生变化。
[0025]
本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种适用于偏压隧道的可伸缩锚杆，包括固定锚杆，位于土体外侧的固定锚杆一端设有垫板，锚杆贯穿垫板后连接有螺母，其特征在于：还包括伸缩锚杆、滑轨、伸缩杆以及电磁铁；所述固定锚杆内壁两侧分别设有滑轨，所述伸缩锚杆后端装配在固定锚杆前端内，伸缩锚杆的外壁两侧分别设有与滑轨滑动配合的滑槽；所述伸缩锚杆后端面两侧分别固定有电磁铁，电磁铁的铁芯垂直于固定锚杆，固定锚杆中部的两侧对应电磁铁的铁芯设有铁盘。2.根据权利要求1所述的适用于偏压隧道的可伸缩锚杆，其特征在于：所述伸缩锚杆后端端面垂直连接有伸缩杆，所述伸缩杆端部固定在固定锚杆后端内。3.根据权利要求1所述的适用于偏压隧道的可伸缩锚杆，其特征在于：所述铁盘的直径大于等于电磁铁的铁芯的直径。4.根据权利要求1所述的适用于偏压隧道的可伸缩锚杆，其特征在于：所述伸缩锚杆上设有刻度，刻度的零刻度在伸缩锚杆最前端。

技术总结
本实用新型公开了一种适用于偏压隧道的可伸缩锚杆，包括固定锚杆，位于土体外侧的固定锚杆一端设有垫板，锚杆贯穿垫板后连接有螺母，还包括伸缩锚杆、滑轨、伸缩杆以及电磁铁；固定锚杆内壁两侧分别设有滑轨，所述伸缩锚杆后端装配在固定锚杆前端内，伸缩锚杆的外壁两侧分别设有与滑轨滑动配合的滑槽；伸缩锚杆后端面两侧分别固定有电磁铁，固定锚杆中部的两侧对应电磁铁的铁芯设有铁盘。本实用新型通过伸缩杆、磁电控制器、伸缩锚杆、滑轨等装置能快速变化锚杆长度，使用简单，仅一人即可完成施工，使其满足偏压隧道非对称锚杆设计中不同锚杆长度的要求；非对称锚杆设计方案及伸缩锚杆能有效控制偏压隧道变形，起到很好的支护效果。果。果。


技术研发人员：杨自成 徐迪 杨朝栋 吴枋胤 潘文韬 杨文波 王飞 余涛 孟海龙 彭撞 张龙 荆睿卓 聂杞连 古少敏
受保护的技术使用者：四川绵九高速公路有限责任公司
技术研发日：2021.12.27
技术公布日：2022/4/29