一种单向止逆预应力锚头及其使用方法技术

本申请实施例公开了一种单向止逆预应力锚头及其使用方法，本申请实施例提供的单向止逆预应力锚头，其中锚盘用于连接锚索的一端，应力补偿装置连接于锚盘，用于补充锚索的应力，单向止逆件的数量与第一弹性体的数量保持一致，应力补偿装置与锚盘通过所述单向止逆件相连接，完成安装连接工作之后对锚索施加所需的预应力之后将其与锚盘锁定，此时，应力补偿装置内的弹性体被压缩至最短，当锚索应力减小时，应力补偿装置将在第一弹性体的弹力作用下伸长，进而使锚索拉长形变，补充锚索的张拉力，而当锚索拉力升高时，由于单向逆止件阻止应力补偿装置压缩，附加的岩体冻胀力并不会导致第一弹性体压缩变形而降低锚索预应力。一弹性体压缩变形而降低锚索预应力。一弹性体压缩变形而降低锚索预应力。

【技术实现步骤摘要】
一种单向止逆预应力锚头及其使用方法


[0001]本申请实施例涉及采矿工程
，尤其涉及一种单向止逆预应力锚头及其使用方法。

技术介绍

[0002]传统的预应力锚索在岩体变形、温度变化及爆破振动等外部条件的长期影响下，其锚固力通常会逐渐降低，从而影响锚固效果。特别对于我国高寒地区的露天矿岩体边坡，常年处于冻融循环与爆破振动耦合作用条件下，高寒地区岩体内部节理冻胀作用、开采爆破动荷载及岩体蠕变作用等会导致锚索预应力降低、甚至锚固失效，从而诱发滑坡等灾害。预应力锚索工艺历经数十年发展与应用实践，有诸多学者和工程师对其进行了研究与改进。对于钢绞线松弛造成锚索预应力损失问题，现有的解决方法通常是对锚索进行超张拉和二次张拉，即通过提高锚索初始拉力或二次做功的方式对锚索预应力损失进行弥补。但这两种方式均存在固有缺陷：提高锚索初始拉力对锚索本身及锚固段的强度要求均较高，会大幅增加施工成本；而二次张拉一般不能做到及时的应力补偿，延长施工周期，且在锚固位置陡峭、人员抵达困难的区域对锚索进行二次张拉存在一定程度危险性。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0004]为此，本专利技术的第一方面提供了一种单向止逆预应力锚头。
[0005]本专利技术的第二方面提供了一种使用方法。
[0006]有鉴于此，根据本申请实施例的第一方面提出了一种单向止逆预应力锚头，包括：
[0007]锚盘，所述锚盘用于连接锚索的一端；
[0008]应力补偿装置，所述应力补偿装置连接于所述锚盘，用于补充锚索的应力；
[0009]所述应力补偿装置包括若干第一弹性体；
[0010]单向止逆件，所述单向止逆件的数量与所述第一弹性体相对应，所述应力补偿装置与所述锚盘通过所述单向止逆件相连接。
[0011]在一种可行的实施方式中，所述锚盘包括：
[0012]顶盘，所述单向止逆件设置于顶盘远离需固定的边坡岩体一侧；
[0013]第一定位孔，所述第一定位孔的数量与所述单向止逆件相对应，若干所述第一定位孔中心对称地开设于顶盘；
[0014]若干所述单向止逆件的位置与若干所述第一定位孔分别对应。
[0015]在一种可行的实施方式中，所述所述锚盘还包括：
[0016]第一定位件，所述第一定位件设置于所述顶盘的圆心处，所述第一定位件用于固定连接锚索远离边坡岩体的一端；
[0017]第二定位孔，所述第二定位孔，所述第二定位孔开设于所述第一定位件，所述第二定位孔的数量与锚索的单元数相对应。
[0018]在一种可行的实施方式中，所述应力补偿装置还包括：
[0019]滚珠丝杆，所述滚珠丝杆包括螺杆与丝杆螺母，所述滚珠丝杆的数量与所述第一定位孔相对应；
[0020]所述螺杆的一端穿过相对应的所述第一定位孔，并可单向转动的连接于相对应的所述单向止逆件；
[0021]所述螺杆的另一端固定连接于需固定的边坡岩体；
[0022]所述丝杆螺母可转动的连接于所述螺杆，所述丝杆螺母设置在需固定的边坡岩体与所述单向止逆件之间；
[0023]所述第一弹性体设置在需固定的边坡岩体与所述丝杆螺母之间，所述第一弹性体外套于螺杆。
[0024]在一种可行的实施方式中，所述应力补偿装置还包括：
[0025]底盘，所述底盘固定连接于边岩坡体与所述螺杆之间；
[0026]第二定位件，所述第二定位件固定连接于所述螺杆与所述底板之间。
[0027]在一种可行的实施方式中，所述应力补偿装置还包括：
[0028]第三定位件，所述第三定位件设置于所述底盘的圆心处，所述第三定位件用于滑动连接锚索。
[0029]在一种可行的实施方式中，所述应力补偿装置还包括：
[0030]应力监测装置，所述应力监测装置的输入端设置在所述底盘与所述边坡岩体之间。
[0031]在一种可行的实施方式中，所述应力补偿装置还包括：
[0032]第二弹性体，所述第二弹性体设置于所述顶盘与所述底盘之间，所述第二弹性体外套于锚索。
[0033]在一种可行的实施方式中，所述应力补偿装置还包括：
[0034]伸缩套，所述伸缩套设置于所述顶盘与所述底盘之间，所述伸缩套外套于所述第一弹性体与所述第二弹性体。
[0035]根据本申请实施例的第二方面提出了一种使用方法，包括：
[0036]将锚固完毕后的锚索自由端串联入单向逆止预应力锚头；
[0037]连接锚索与锚盘；
[0038]对各单元锚索依次施加拉拔力；
[0039]压缩应力补偿装置；
[0040]对各单元锚索二次施加拉拔力；
[0041]锚索拉力减少时第一弹性体释放压力，使锚索伸长形变，锚索压力增大时单向止逆件阻止第一弹性体释放压力。
[0042]相比现有技术，本专利技术至少包括以下有益效果：
[0043]本申请实施例提供的单向止逆预应力锚头，包括锚盘、应力补偿装置、单向止逆件，其中锚盘用于连接锚索的一端，应力补偿装置连接于锚盘，用于补充锚索的应力，单向止逆件的数量与第一弹性体的数量保持一致，应力补偿装置与锚盘通过所述单向止逆件相连接，在具体使用过程中，首先在边坡岩体上开设锚固孔，并使锚索的一端深入锚固孔，随后对锚固段进行灌浆，待锚固段强度达标后，使锚索外露在锚固孔外的自由端串联应力补
偿装置和锚盘，锚索从锚盘中间穿过，完成安装连接工作之后用千斤顶对锚索依次施加拉拔力，使其预应力均达目标值，接着对锚索施加所需的预应力之后将其与锚盘锁定，此时，应力补偿装置内的弹性体被压缩至最短，第一弹性体的弹力与其抵抗的锚盘压力(即锚索拉力)达到平衡，当锚索因高寒地区岩体内部节理冻胀作用、开采爆破动荷载及岩体蠕变作用等因素拉力减小时，应力补偿装置可伸长并释放第一弹性体的弹力，使锚索拉长形变，补充锚索的张拉力，而当在冻胀作用下，边坡岩体发生冻胀变形，导致预应力锚索拉力升高时，由于单向逆止件阻止应力补偿装置进一步压缩，附加的岩体冻胀力并不会导致第一弹性体压缩变形而进一步降低锚索预应力，相对于超张拉等单纯储存弹性能的预应力补偿方式，本专利技术对锚索强度、锚固段强度的要求大大降低，从根本上避免了寒区冻融岩体在周期性冻融循环作用下出现预应力大幅下降的情况，相对于锚索预应力的二次张拉方式，本专利技术提供的装置操作简单，只需一次安装施工，成本大幅降低，本专利技术不仅减少了高寒地区冻融效应对锚索预应力的影响，而且利用了寒区节理岩体周期性的冻胀力进行二次应力补偿，变害为宝，使预应力锚索在寒区冻融岩土边坡锚固工程中的可靠性、经济性与耐久性等均得到了提升，满足了实际工程需求。
附图说明
[0044]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单向止逆预应力锚头，其特征在于，包括：锚盘，所述锚盘用于连接锚索的一端；应力补偿装置，所述应力补偿装置连接于所述锚盘，用于补充锚索的应力；所述应力补偿装置包括若干第一弹性体；单向止逆件，所述单向止逆件的数量与所述第一弹性体相对应，所述应力补偿装置与所述锚盘通过所述单向止逆件相连接。2.根据权利要求1所述的单向止逆预应力锚头，其特征在于，所述锚盘包括：顶盘，所述单向止逆件设置于顶盘远离需固定的边坡岩体一侧；第一定位孔，所述第一定位孔的数量与所述单向止逆件相对应，若干所述第一定位孔中心对称地开设于顶盘；若干所述单向止逆件的位置与若干所述第一定位孔分别对应。3.根据权利要求2所述的单向止逆预应力锚头，其特征在于，所述锚盘还包括：第一定位件，所述第一定位件设置于所述顶盘的圆心处，所述第一定位件用于固定连接锚索远离边坡岩体的一端；第二定位孔，所述第二定位孔，所述第二定位孔开设于所述第一定位件，所述第二定位孔的数量与锚索的单元数相对应。4.根据权利要求2所述的单向止逆预应力锚头，其特征在于，所述应力补偿装置还包括：滚珠丝杆，所述滚珠丝杆包括螺杆与丝杆螺母，所述滚珠丝杆的数量与所述第一定位孔相对应；所述螺杆的一端穿过相对应的所述第一定位孔，并可单向转动的连接于相对应的所述单向止逆件；所述螺杆的另一端固定连接于需固定的边坡岩体；所述丝杆螺母可转动的连接于所述螺杆，所述丝杆螺母设置在需固定的边坡岩体与所述单向止逆件之间；所述第一弹性体设置在需固定的边坡岩体...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘溪鸽，朱万成，叶姝阳，邓文学，关凯，牛雷雷，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：