一种大变形预应力水力膨胀锚杆制造技术

本发明专利技术公开了一种大变形预应力水力膨胀锚杆。它包括水力膨胀内壳，水力膨胀外壳和内杆结构；水力膨胀内壳和水力膨胀外壳通过一根钢管压平并弯曲而成；水力膨胀外壳位于水力膨胀内壳外周；水力膨胀内壳设置在内杆结构外周；水力膨胀内壳与水力膨胀外壳的端部密封连接；注水口设置在水力膨胀内壳和水力膨胀外壳的端部、且位于水力膨胀内壳与水力膨胀外壳之间；内杆结构的端部设置托盘和螺母；内杆结构包括锥头胀壳，内杆锥头和内杆体；内杆锥头设置在内杆体的端部；内杆锥头的锥形底部的径向尺寸大于内杆体的径向尺寸；锥头胀壳设置在水力膨胀内壳内壁上、且位于内杆锥头与水力膨胀内壳之间。本发明专利技术具有可同时施加杆体轴向和径向预应力的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种大变形预应力水力膨胀锚杆
本专利技术涉及岩土体锚固
，更具体地说它是一种大变形预应力水力膨胀锚杆。
技术介绍
随着我国资源开发向深部转移，深部巷道工程会面临高地应力问题，巷道开挖卸荷会造成围岩大变形和岩爆等工程灾害，工程实践表明，有效的支护手段可以显著改善巷道围岩变形情况，锚杆支护作为一种经济有效的支护手段，被广泛应用于地下工程建设中。但现有的锚杆结构没有考虑杆体径向预应力的施加，无法使锚杆孔周围岩恢复真正的三向应力状态，对于深部巷道岩爆或围岩大变形来说，要求支护系统必须具有高预应力、高抗冲击性和高吸能-耗能特性(锚杆结构大变形)，而现有的锚杆无法满足深部岩体工程的支护要求。因此，开发一种能同时施加杆体轴向和径向预应力、满足深部岩体工程的支护要求的锚杆很有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种大变形预应力水力膨胀锚杆，为可同时施加杆体轴向和径向预应力的大变形锚杆，结构简单，且不需要锚固剂，具备同时施加杆体轴向和径向预应力的功能、且具备大变形的功能，满足深部岩体工程的支护要求，应用范围广泛；克服了现有锚杆需要使用锚固剂和无法施加同时施加杆体轴向和径向预应力及大变形的缺点。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种大变形预应力水力膨胀锚杆，包括注水口，托盘，螺母，其特征在于：还包括水力膨胀内壳，水力膨胀外壳和内杆结构；水力膨胀内壳和水力膨胀外壳通过一根钢管压平并弯曲而成；水力膨胀外壳位于水力膨胀内壳外周；水力膨胀内壳设置在内杆结构外周；>水力膨胀内壳与水力膨胀外壳的端部密封连接；注水口设置在水力膨胀内壳和水力膨胀外壳的端部、且位于水力膨胀内壳与水力膨胀外壳之间；内杆结构的端部设置托盘和螺母；内杆结构包括锥头胀壳，内杆锥头和内杆体；内杆锥头设置在内杆体的端部；内杆锥头的锥形底部的径向尺寸大于内杆体的径向尺寸；锥头胀壳设置在水力膨胀内壳内壁上、且位于内杆锥头与水力膨胀内壳之间；当围岩发生变形时，内杆锥头与水力膨胀内壳发生相对摩擦滑动，通过内杆锥头和锥头胀壳迫使水力膨胀内壳发生径向膨胀，实现锚杆结构大变形，提供所述大变形预应力水力膨胀锚杆轴向和径向的支护阻力。在上述技术方案中，凹槽结构位于水力膨胀内壳远离托盘的一端；内杆锥头位于凹槽结构内，凹槽结构的内径与内杆锥头的锥形底部的外径相配合；锥头胀壳位于凹槽结构内壁上临近托盘的一端；锥头胀壳位于内杆锥头与凹槽结构之间。在上述技术方案中，内杆锥头包括第一内杆锥头结构、第二内杆锥头结构和第三内杆锥头结构；第一内杆锥头结构的径向尺寸与内杆体的径向尺寸相等，第一内杆锥头结构连接在内杆体远离托盘的一端；第二内杆锥头结构位于第一内杆锥头结构与第三内杆锥头结构之间；第二内杆锥头结构的尺寸小于第一内杆锥头结构的径向尺寸、且小于第三内杆锥头结构的径向尺寸；第三内杆锥头结构呈锥形结构；第三内杆锥头结构的锥形底部的径向尺寸大于内杆体的径向尺寸。在上述技术方案中，锥头胀壳呈六边形结构；锥头胀壳包括第一水平边、第二水平边、第一倾斜边、第二倾斜边、第一垂向边和第二垂向边；其中，第一水平边与第二水平边呈平行设置；第一垂向边与第二垂向边呈平行设置；第一倾斜边的倾角大于第二倾斜边的倾角；第一水平边上设置锥头胀壳凹槽；第一水平边和第二倾斜边均接触凹槽结构的内壁。在上述技术方案中，在围岩发生变形前，第二内杆锥头结构和第三内杆锥头结构均位于凹槽结构内；第二水平边接触第二内杆锥头结构，第二垂向边接触第一内杆锥头结构端部、且位于第一内杆锥头结构与第二内杆锥头结构之间，第一倾斜边位于第二内杆锥头结构与第三内杆锥头结构之间，第一垂向边位于第三内杆锥头结构与凹槽结构的内壁之间；在围岩发生变形后，凹槽结构径向膨胀，第三内杆锥头结构位于凹槽结构内，第一倾斜边与第三内杆锥头结构的锥形外壁接触。在上述技术方案中，水力膨胀内壳与水力膨胀外壳的端部通过高强度粘结剂密封连接。在上述技术方案中，内杆锥头与凹槽结构发生相对摩擦滑动，在内杆锥头和锥头胀壳的作用力下，凹槽结构发生径向膨胀、且增加轴向尺寸，通过变形后的大变形预应力水力膨胀锚杆、维持对钻孔施加径向预应力，且通过托盘和螺母完成对钻孔施加轴向预应力。本专利技术具有如下优点：本专利技术不需要锚固剂，以注水膨胀后紧贴钻孔壁提供锚固力，通过托盘和螺母提供杆体轴向预紧力，实现杆体轴向和径向同时施加预紧力，通过内杆锥头与水力膨胀内壳的相对摩擦滑动，实现锚杆结构大变形的功能、且实现杆体轴向和径向同时施加预紧力，满足深部岩体工程的支护要求；克服了现有锚杆需要使用锚固剂和无法施加同时施加杆体轴向和径向预应力及大变形的缺点。附图说明图1为本专利技术所述的大变形预应力水力膨胀锚杆轴向结构示意图。图2为图1的A处放大图。图3为本专利技术所述的大变形预应力水力膨胀锚杆径向结构示意图。图4为本专利技术所述的大变形预应力水力膨胀锚杆注水膨胀时轴向结构示意图。图5为本专利技术所述的大变形预应力水力膨胀锚杆注水膨胀时径向结构示意图。图6为本专利技术所述的大变形预应力水力膨胀锚杆锥体撑开时轴向结构示意图。图7为本专利技术所述的大变形预应力水力膨胀锚杆锥体撑开时径向结构示意图。图8为本专利技术所述的大变形预应力水力膨胀锚杆结构大变形时轴向结构示意图。图9为本专利技术所述的大变形预应力水力膨胀锚杆结构大变形时径向结构示意图。图10为本专利技术所述的大变形预应力水力膨胀内杆锥头和胀壳连接的轴向结构示意图。图11为本专利技术所述的大变形预应力水力膨胀内杆锥头和胀壳连接的径向结构示意图。图12为本专利技术中的锥头胀壳的结构示意图。图4、图5、图6、图7、图8、图9、图11中的A均表示高压水。图中1-围岩，2-钻孔，3-锥头胀壳，3.1-第一水平边，3.11-锥头胀壳凹槽，3.2-第二水平边，3.3-第一倾斜边，3.4-第二倾斜边，3.5-第一垂向边，3.6-第二垂向边，4-内杆锥头，4.1-第一内杆锥头结构，4.2-第二内杆锥头结构，4.3-第三内杆锥头结构，5-水力膨胀内壳，5.1-凹槽结构，6-水力膨胀外壳，7-内杆体，8-注水口，9-托盘，10-螺母，11-高强度粘结剂，12-内杆结构。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的实施情况，但它们并不构成对本专利技术的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本专利技术的优点更加清楚和容易理解。参阅附图可知：一种大变形预应力水力膨胀锚杆，包括注水口8，托盘9，螺母10，还包括水力膨胀内壳5，水力膨胀外壳6和内杆结构12；水力膨胀内壳5和水力膨胀外壳6通过一根钢管压平并弯曲而成，钢管的两端用高强度粘结剂11进行密封，一端安装注水口8；水力膨胀外壳6位于水力膨胀内壳5外周；水力膨胀内壳5设置在内杆结构12外周；水力膨胀内壳5与水力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大变形预应力水力膨胀锚杆，包括注水口(8)，托盘(9)，螺母(10)，其特征在于：还包括水力膨胀内壳(5)，水力膨胀外壳(6)和内杆结构(12)；/n水力膨胀内壳(5)和水力膨胀外壳(6)通过一根钢管压平并弯曲而成；水力膨胀外壳(6)位于水力膨胀内壳(5)外周；/n水力膨胀内壳(5)设置在内杆结构(12)外周；/n水力膨胀内壳(5)与水力膨胀外壳(6)的端部密封连接；/n注水口(8)设置在水力膨胀内壳(5)和水力膨胀外壳(6)的端部、且位于水力膨胀内壳(5)与水力膨胀外壳(6)之间；/n内杆结构(12)的端部设置托盘(9)和螺母(10)；/n内杆结构(12)包括锥头胀壳(3)，内杆锥头(4)和内杆体(7)；内杆锥头(4)设置在内杆体(7)的端部；内杆锥头(4)的锥形底部的径向尺寸大于内杆体(7)的径向尺寸；/n锥头胀壳(3)设置在水力膨胀内壳(5)内壁上、且位于内杆锥头(4)与水力膨胀内壳(5)之间；/n当围岩发生变形时，内杆锥头(4)与水力膨胀内壳(5)发生相对摩擦滑动，通过内杆锥头(4)和锥头胀壳(3)迫使水力膨胀内壳(6)发生径向膨胀，实现锚杆结构大变形，提供大变形预应力水力膨胀锚杆轴向和径向的支护阻力。/n...

【技术特征摘要】
1.一种大变形预应力水力膨胀锚杆，包括注水口(8)，托盘(9)，螺母(10)，其特征在于：还包括水力膨胀内壳(5)，水力膨胀外壳(6)和内杆结构(12)；
水力膨胀内壳(5)和水力膨胀外壳(6)通过一根钢管压平并弯曲而成；水力膨胀外壳(6)位于水力膨胀内壳(5)外周；
水力膨胀内壳(5)设置在内杆结构(12)外周；
水力膨胀内壳(5)与水力膨胀外壳(6)的端部密封连接；
注水口(8)设置在水力膨胀内壳(5)和水力膨胀外壳(6)的端部、且位于水力膨胀内壳(5)与水力膨胀外壳(6)之间；
内杆结构(12)的端部设置托盘(9)和螺母(10)；
内杆结构(12)包括锥头胀壳(3)，内杆锥头(4)和内杆体(7)；内杆锥头(4)设置在内杆体(7)的端部；内杆锥头(4)的锥形底部的径向尺寸大于内杆体(7)的径向尺寸；
锥头胀壳(3)设置在水力膨胀内壳(5)内壁上、且位于内杆锥头(4)与水力膨胀内壳(5)之间；
当围岩发生变形时，内杆锥头(4)与水力膨胀内壳(5)发生相对摩擦滑动，通过内杆锥头(4)和锥头胀壳(3)迫使水力膨胀内壳(6)发生径向膨胀，实现锚杆结构大变形，提供大变形预应力水力膨胀锚杆轴向和径向的支护阻力。


2.根据权利要求1所述的大变形预应力水力膨胀锚杆，其特征在于：凹槽结构(5.1)位于水力膨胀内壳(5)远离托盘(9)的一端；
内杆锥头(4)位于凹槽结构(5.1)内，凹槽结构(5.1)的内径与内杆锥头(4)的锥形底部的外径相配合；
锥头胀壳(3)位于凹槽结构(5.1)内壁上临近托盘(9)的一端；
锥头胀壳(3)位于内杆锥头(4)与凹槽结构(5.1)之间。


3.根据权利要求2所述的大变形预应力水力膨胀锚杆，其特征在于：内杆锥头(4)包括第一内杆锥头结构(4.1)、第二内杆锥头结构(4.2)和第三内杆锥头结构(4.3)；
第一内杆锥头结构(4.1)的径向尺寸与内杆体(7)的径向尺寸相等，第一内杆锥头结构(4.1)连接在内杆体(7)远离托盘(9)的一端；
第二内杆锥头结构(4.2)位于第一内杆锥头结构(4.1)与第三内杆锥头结构(4.3)之间；第二内杆锥头结构(4.2)的尺寸小于第一内杆锥头结构(4.1)的径向尺寸、且小于第三内...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡明明，周辉，高阳，涂洪亮，卢景景，张传庆，胡大伟，徐福通，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42