锚杆和格构梁组件的制作方法

1.本发明涉及边坡防护技术领域，具体涉及一种锚杆和格构梁组件。


背景技术：

2.边坡的稳定性影响着人类的安全生产活动。锚杆格构梁作为一种支护系统，其广泛适用于各类土质，尤其是在各类新开挖的公路路堑土质边坡中得到了大量的使用，取得了良好的支护效果。在相关技术中，一般的锚杆不能承担较大的变形，在边坡发生较大位移时，锚杆容易被拉断，失去维护效果。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
4.为此，本发明实施例提出一种锚杆，该锚杆的变形量大，不易被拉断。
5.本发明实施例提出一种格构梁组件，该格构梁组件可以提高边坡的稳定性。
6.本发明实施例的锚杆包括：
7.管体，所述管体具有在其长度方向上相对的第一端和第二端，所述第一端具有用于抵靠在边坡的表面上的挡止部；
8.杆体，所述杆体包括所述管体的长度方向布置的第一段和第二段，所述第一段沿所述管体的长度方向可移动地设在所述管体内，所述第二段朝背向所述第一端的方向伸出所述管体外，所述第一段用于锚固在所述边坡的土壤内；以及
9.拉簧和绞线，所述拉簧的一端与所述绞线的一端相连，所述拉簧和所述绞线中的一者的另一端与所述杆体相连，所述拉簧和所述绞线中的一者的另一端与所述第一端相连。
10.本发明实施例的锚杆具有变形量大、抗拉能力强和可以提高边坡稳定性的优点。
11.在一些实施例中，所述拉簧的所述另一端与所述杆体相连，所述拉簧的所述另一端与所述第一端相连，所述锚杆还包括连接块，所述连接块沿所述管体的长度方向可移动地设在所述管体内，所述拉簧的所述一端与所述连接块相连，所述绞线的所述一端与所述连接块相连。
12.在一些实施例中，所述连接块的外周面与所述管体的内周面配合。
13.在一些实施例中，所述绞线设有多根，多根所述绞线中的每一者的一端与所述拉簧相连，多根所述绞线中的每一者的另一端与所述第一端相连。
14.在一些实施例中，所述杆体具有内孔，所述拉簧的至少一部分设在所述内孔中。
15.在一些实施例中，所述拉簧的预应力和所述拉簧所能承受的极限拉力的比值为0.6-0.7。
16.在一些实施例中，锚杆还包括拉力计，所述拉力计设在所述第一端上，所述拉力计与所述绞线的所述另一端相连，所述拉力计用于监测所述绞线的拉力。
17.在一些实施例中，锚杆还包括土壤张力计，所述土壤张力计设在所述第一端，所述
土壤张力计用于监测所述土壤的吸力。
18.本发明实施例的一种格构梁组件包括：
19.格构梁，所述格构梁形成多个格构结点，所述格构节点处具有连接孔；和
20.多个锚杆，所述锚杆设在所述连接孔，多个所述锚杆中的至少一者为上述任一项实施例所述的锚杆。
21.本发明实施例的格构梁组件具有结构强度高和可以提高边坡稳定性的优点。
22.在一些实施例中，所述锚杆为上述实施例所述的锚杆，所述格构梁组件还包括：
23.控制器，所述拉力计与所述控制器相连，以便将所述拉力计监测到的拉力值传输至所述控制器；
24.报警器，所述报警器与所述控制器相连，所述控制器在所述拉力计监测到的拉力值大于等于预设值时控制所述报警器报警。
附图说明
25.图1是本发明实施例的锚杆的结构示意图。
26.图2是本发明实施例的格构梁组件的结构示意图。
27.图3是本发明实施例的格构梁组件(仅示出了拉簧、绞线和保护壳)在边坡下滑之前的状态示意图。
28.图4是本发明实施例的格构梁组件(仅示出了拉簧、绞线和保护壳)在边坡下滑之后的状态示意图。
29.附图标记：
30.锚杆100；
31.管体1；挡止部11；
32.杆体2；第一段21；第二段22；锚固端221；
33.拉簧3；绞线4；连接块5；保护壳6；
34.格构梁组件200；横梁201；纵梁202；
35.边坡表面300。
具体实施方式
36.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
37.如图1至图4所示，本发明实施例的锚杆100包括管体1、杆体2、拉簧3和绞线4。
38.管体1具有在其长度方向上相对的第一端和第二端，第一端具有用于抵靠在边坡的表面上的挡止部11。
39.杆体2包括沿管体1的长度方向布置的第一段21和第二段22，第一段21沿管体1的长度方向可移动地设在管体1内，第二段22朝背向第一端的方向伸出管体1外，第二段22用于锚固在边坡的土壤内。
40.拉簧3的一端与绞线4的一端相连，拉簧3和绞线4中的一者的另一端与杆体2相连，拉簧3和绞线4中的一者的另一端与第一端相连。
41.为了便于描述，下面以管体1的长度方向与左右方向一致为例，进一步描述本技术
的技术方案，其中左右方向如图1所示。
42.管体1的第一端为管体1的右端，管体1的第二端为管体1的左端，管体1的右端与挡止部11固定连接。例如，管体1的右端与挡止部11通过焊接相连。
43.杆体2沿着左右方向延伸，杆体2的右端为第一段21，杆体2的左端为第二段22，第二段22用于固定在边坡深处的稳定的岩土层中，进而将锚杆100固定在边坡上。例如，在第二段22的外周侧进行注浆加固以固定锚杆100。在左右方向上，管体1可以相对杆体2移动。管体1向右移动时，锚杆100伸长；管体1向左移动时，锚杆100缩短。
44.在锚杆100内设有拉簧3和绞线4，拉簧3和绞线4沿着左右方向延伸，拉簧3设在绞线4的左侧，拉簧3的左端与杆体2相连，拉簧3的右端与绞线4的左端相连，绞线4的右端与管体1的右端相连。管体1相对杆体2向右移动时，绞线4向右移动，进而带动拉簧3伸长；管体1相对杆体2向左移动时，绞线4向左移动，拉簧3缩短。
45.可以理解的是，拉簧3和绞线4的位置可以互换，例如，拉簧3设在绞线4的右侧，拉簧3的右端与管体1相连，拉簧3的左端与绞线4的右端相连，绞线4的左端与杆体2相连。
46.土质边坡滑坡过程较岩质边坡缓慢，且存在明显的蠕变-急变-稳定的阶段性，一般在失稳之前土质边坡的表面基本上已经发生较大变形，在相关技术中，锚杆的变形量较小，在边坡变形时容易被拉断，失去加固效果。
47.本发明实施例的锚杆100在工作时，杆体2的第二段22固定在边坡深处的稳定的岩土层中，挡止部11抵靠在边坡的表面。当边坡处于蠕变状态时，此时边坡的滑移量较小，锚杆100的长度变化不大。
48.随着边坡稳定性下降，边坡的滑移量增大，即边坡处于急变状态时，一方面，杆体2的第二段22固定在边坡深处的稳定的岩土层中且不随边坡表层的土壤一起下滑，挡止部11随着边坡表层的土壤一起下滑，进而带动管体1向远离杆体2的方向移动，即锚杆100随着挡止部11的下滑而逐渐伸长。另一方面，在锚杆100伸长的过程中，绞线4逐渐张紧，拉簧3逐渐被拉长并不断输出拉力来抵抗锚杆100的伸长，从而使得挡止部11向靠近杆体2的方向移动，进而将边坡表层土壤的下滑力传递到边坡深处的稳定岩土层，以实现稳固坡面的效果。
49.随着边坡的下滑趋势减缓，边坡逐渐回到稳定阶段，拉簧3的伸长量不再增加，锚杆100的长度不再发生变化。
50.本发明实施例的锚杆100，在边坡下滑的过程中，一方面，锚杆100可以随着边坡的滑移而改变自身的长度，锚杆100的变形量大，且不易被拉断，抗拉能力强。另一方面，拉簧3可以逐渐伸长以抵抗边坡的下滑，从而可以对边坡进行动态加固，进而提高边坡的稳定性。
51.因此，本发明实施例的锚杆100具有变形量大、抗拉能力强和可以提高边坡稳定性的优点。
52.可选地，挡止部11为板件，且挡止部11的表面积大于管体1的横截面积。由此，在边坡下滑时，挡止部11可以附着在边坡的表面，不会陷入土壤中。
53.可选地，如图1所示，第二段22的左端为锚固端221，在锚固端221的外周侧设有多个凸起，以便提高锚杆100的锚固力。
54.在其他一些实施例中，绞线4的右端与挡止部11相连。由此，挡止部11在随着边坡下滑的时候，可以带动绞线4移动，进而带动拉簧3移动。
55.在一些实施例中，拉簧3的另一端与杆体2相连，绞线4的另一端与第一端相连，锚
杆100还包括连接块5，连接块5沿管体1的长度方向可移动地设在管体1内，拉簧3的一端与连接块5相连，绞线4的一端与连接块5相连。
56.例如，如图1所示，在管体1内还设有连接块5，连接块5可以在左右方向上滑动，连接块5设在拉簧3和绞线4之间。连接块5的左端与拉簧3相连，例如连接块5的左端与拉簧3的右端焊接相连。连接块5的右端与绞线4相连，例如，连接块5的右端设有挂钩，绞线4的左端可以绑在挂钩上。由此，利用连接块5可以方便将拉簧3和绞线4连接在一起，且利用连接块5可以提高拉簧3和绞线4的连接处的结构强度，从而方便拉簧3和绞线4在左右方向上传递拉力。
57.可以理解的是，在其他一些实施例中，连接块5可以设在杆体2内。
58.在一些实施例中，如图1所示，连接块5的外周面与管体1的内周面配合。例如，连接块5的外周面与管体1的内周面贴合，由此，连接块5可以在管体1内平稳的移动，从而方便在拉簧3和绞线4之间平稳的传递拉力，进而提高锚杆100的稳定性。
59.在一些实施例中，绞线4设有多根，多根绞线4中的每一者的一端与拉簧3相连，多根绞线4中的每一者的另一端与第一端相连。
60.例如，如图1所示，多跟绞线4的左端与拉簧3相连，多跟绞线4的右端与管体1的右端相连。由此，设置多跟绞线4一方面可以提高锚杆100的抗力能力，从而提高锚杆100的结构强度和使用寿命；另一方面，设置多根绞线4可以增大锚杆100的对边坡的压紧力，从而阻碍边坡下滑，进而提高边坡的稳定性。
61.在一些实施例中，如图1所示，杆体2具有内孔，拉簧3的至少一部分设在内孔中。杆体2的内孔可以与管体1的内部连通，在组装锚杆100的时候，拉簧3的左端位于杆体2的内部，拉簧3的右端位于杆体2内或者管体1内。
62.需要说明的是，拉簧3的左端与杆体2的连接位置不唯一，例如拉簧3的左端与杆体2的右端焊接相连。或者，拉簧3的左端与杆体2的左端固定相连，例如，杆体2的包括筒形件和底板，底板设在杆体2的左端，在组装锚杆100时，先将拉簧3的左端与底板焊接相连，然后将底板与筒形件焊接相连。
63.在一些实施例中，拉簧3的预应力和拉簧3所能承受的极限拉力的比值为0.6-0.7。拉簧3的极限拉力是拉簧3所能承受的最大的拉力，拉簧3的预应力是在边坡上安装锚杆100时，拉簧3处于拉伸状态，此时拉簧3承受的拉力即为拉簧3的预应力。例如，拉簧3的预应力和拉簧3所能承受的极限拉力的比值为0.6、0.65、0.7等。
64.由此，在安装锚杆100的时候，拉簧3处于拉伸状态，绞线4处于张紧的状态，管体1受拉后具有向杆体2移动的趋势，此时，锚杆100可以对潜在下滑的边坡施加压力，从而降低边坡下滑的可能性，进而提高边坡的稳定性。
65.本领域的技术人员可知，锚杆100承受的拉力的变化趋势和变化范围是判断整个边坡稳定性的关键指标。锚杆100的左端固定在边坡附近的土壤中，锚杆100承受的拉力主要作用于锚杆100的左端。锚杆100的左端固定在边坡深处的稳定的岩土层，无法通过肉眼直接观察其是否处于安全稳定状态，进而无法判断锚杆100承受的拉力大小。
66.在一些实施例中，锚杆100还包括拉力计(图中未示出)，拉力计设在第一端上，拉力计与绞线4的另一端相连，拉力计用于监测绞线4的拉力。拉力计设在管体1的右端且与绞线4的右端相连。由此，利用拉力计可以检测出绞线4上承受的拉力大小，从而判断锚杆100
的力学状态，进而判断边坡的稳定性情况。
67.需要说明的是，拉力计包括显示器，显示器可以将绞线4上承受的拉力实时显示出来，供工作人员实时读取，以便实时监测边坡的稳定性情况。
68.可选地，拉力计为轴力计。
69.可以理解的是，当绞线4与拉力计相连时，在挡止部11上设有通孔以便绞线4穿过。
70.本领域的技术人员可知，对于水库库区土质边坡，降雨入渗及库水的升降会直接影响边坡表面300的含水率，从而改变边坡的稳定性。因此，含水率也可以作为评价边坡的稳定性的一个指标。
71.在一些实施例中，锚杆100还包括土壤张力计(图中未示出)，土壤张力计设在第一端，土壤张力计用于监测土壤的吸力。土壤张力计固定在锚杆100上，土壤张力计包括探头，探头埋在锚杆100附近以监测土壤的吸力。在得到边坡土壤的吸力后，通过土水特征曲线可以换算出坡面土壤的饱和度与含水率，供工作人员实时读取记录。由此，利用土壤张力计可以检测边坡的吸力，有利于工作人员准确判断出边坡的稳定性情况。
72.需要说明的是，土壤张力计包括显示器，显示器可以将绞线4上承受的拉力实时显示出来，供工作人员实时读取，以便实时监测边坡的稳定性情况。
73.在一些实施例中，锚杆100还包括保护壳6，保护壳6固定在挡止部11的右端，拉力计和土壤张力计均设在保护壳6内。由此，利用保护壳6可以减少甚至避免拉力计和土壤张力计损坏，以便拉力计和土壤张力可以稳定的工作，从而提高锚杆100的稳定性。
74.下面介绍本发明实施例的格构梁组件200。
75.如图1至图4所示，本发明实施例的格构梁组件200包括格构梁和多个锚杆100，格构梁形成多个格构节点，格构节点处具有连接孔，锚杆100设在连接孔，多个锚杆100中的至少一者上述任一项实施例所述的锚杆100。
76.格构梁由现浇钢筋混凝土或预应力混凝土制成，格构梁包括横梁201和竖梁，横梁201和竖梁交织成网状布置在边坡上，格构节点即为横梁201和竖梁的交叉点，在每个格构节点或者部分格构节点出设有连接孔，锚杆100安装在连接孔内。
77.本发明实施例的格构梁组件200，利用格构梁支挡边坡的坡面，利用锚杆100对坡面进行加固，且锚杆100的变形量大、抗拉能力强，从而可以提高边坡的稳定性。
78.因此，本发明实施例的格构梁组件200具有结构强度高和可以提高边坡稳定性的优点。
79.可选地，在格构梁上布置锚杆100的时候，可以根据边坡的稳定性程度和土层分布确定，采用普通锚杆100加固边坡的一般部位，采用本发明实施例的锚杆100重点加固边坡容易失稳的部位。
80.在一些实施例中，格构梁组件200还包括控制器(图中未示出)和报警器(图中未示出)，在锚杆100上设有拉力计，拉力计与控制器相连，以便将拉力计监测到的拉力值传输至控制器，报警器与控制器相连，控制器在拉力计监测到的拉力值大于等于预设值时控制报警器报警。
81.在边坡失稳过程中，锚杆100的应力应变曲线符合理想弹性变形的规律，根据此规律可制定边坡监测预警方案。例如，在锚杆100的变形过程中，拟定拉力计的数值小于拉簧3所能承受的极限拉力的60％，此阶段为安全阶段；拟定拉力计的数值在拉簧3所能承受的极
限拉力的60％-80％之间为预警阶段，此时控制器控制报警器以一种铃声响起，提醒工作人员加强对边坡的观测，探明边坡表面300和深部变形是否会继续发展；拟定拉力计的数值大于拉簧3所能承受的极限拉力的80％，此时为危险阶段，控制器控制报警器以另一种铃声响起，提醒工作人员应及时疏散边坡附近的人群，并采取加固措施，以保证边坡的稳定性。
82.由此，本发明实施例的格构梁组件200可以实时监测边坡的稳定性，特别是监测已经产生变形的膨胀土边坡的稳定性，并提醒工作人员及时采取措施，从而加强对边坡的保护。
83.在一些实施例中，格构梁组件200还包括处理器，处理器与拉力计和土壤张力计相连，例如，处理器为电脑，工作人员利用电脑采集和储存拉力计和土壤张力计采集的信息，以便读取边坡的力学状态和土壤的吸力状态。由此，本发明实施例的格构梁组件200，不仅可以对边坡进行加固，而且可以实时监测边坡的稳定性情况，实现了对边坡的加固与监测的一体化。
84.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
85.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。
86.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。
87.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
88.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
89.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例
性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。