监测土体压力变化的自紧式预警锚杆制造技术

本发明专利技术公开了一种监测土体压力变化的自紧式预警锚杆，包括主锚杆

【技术实现步骤摘要】
监测土体压力变化的自紧式预警锚杆


[0001]本专利技术涉及锚杆，尤其涉及一种监测土体压力变化的自紧式预警锚杆
。

技术介绍

[0002]边坡尤其是含有软弱夹层的边坡，极易沿软弱夹层发生滑动进而形成滑坡
。
近年来，随着工程建设力度不断加大，边坡防护也越来越受到重视
。
现有的监测手段普遍是对锚杆体变形进行监测，从而判断整体支护效果，随即做出应急反应
。
但是边坡土体的失稳是一个渐进的过程，土体中应力大的点先达到峰值强度而出现软化，超额的剪应力转嫁给相邻的未软化的土体，此时相邻土体周围的压力会发生变化，所承受的剪应力逐渐增大至其抗剪强度而发生软化，这一过程持续进行，最终导致边坡土体的渐进破坏
。
因此在锚杆体受到破坏之前及时掌握周围土体压力的变化，分析渐进破坏进程具有重要意义
。
[0003]目前，在锚杆支护边坡
中，已经改进了预应力锚杆
、
自适应摩擦锚杆
、
吸水自扩锚杆等一系列先进锚杆，具体为，一是提高锚杆本身的抗拉抗剪强度；二是提高锚杆与土体之间的锚固程度
。
但大多数锚杆在土坡发生破坏时，只起到一次性支护作用，且其锚固力有限，随着土体压力的不断增大，其自身强度以及产生的锚固力不足以继续维持支护最终发生破坏
。
因此提出一种随着土体压力变化而动态的提高自身强度与锚固能力，在原有锚杆继续发挥锚固作用的情况下，进一步自紧加固土体的锚杆是需要解决的技术问题r/>。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提出一种监测土体压力变化的自紧式预警锚杆，该预警锚杆在监测土体压力变化的同时，并且在周围土压力变大的情况下自紧
、
维持边坡稳定
、
提高整体抗拔效果
。
[0005]技术方案：本专利技术监测土体压力变化的自紧式预警锚杆包括主锚杆
、
带有滑杆的滑动筒套
、
压缩杆
、
推拉杆
、
固定筒套
、
拉杆和自扩器；拉杆上连接有弹簧装置；
[0006]主锚杆上分布有半圆形滑道，滑动筒套通过滑杆
、
半圆形滑道与主锚杆滑动连接；
[0007]推拉杆包括多个推拉单元，推拉单元的上端与压缩杆之间铰接有定滑轮，推拉单元的下端与滑动筒套之间铰接有定滑轮；压缩杆内设有多个容纳推拉单元的凹槽；
[0008]拉杆的一端与滑动筒套连接，拉杆的另一端与自扩器连接；自扩器包括第一铰接节点
、
第二铰接节点
、
第一支杆和第二支杆；第一铰接节点与拉杆连接，第二铰接节点与固定筒套连接；第二支杆与第一支杆的中部铰接连接；
[0009]压缩杆位于固定筒套内；
[0010]滑动筒套的一端连接有带有压力传感器的弹簧；压力传感器连接有压力监测仪
。
[0011]弹簧装置包括一端与拉杆连接的弹簧，弹簧的另一端连接有挡块，挡块固定在主锚杆上
。
[0012]压缩杆的顶部设有切入土体的切片，进而起到锚固作用
。
[0013]自扩器的第一支杆带有刺入土体的锚头
。
[0014]压力监测仪上连接有蜂鸣器，当压力超过极限值，蜂鸣器发出警报
。
[0015]压缩杆的四周设有耐磨板，防止压缩杆在移动过程中与固定筒套产生摩擦发生损耗
。
[0016]主锚杆的尾部设有带有垫片和螺母的止浆塞
。
[0017]压缩杆与固定筒套之间连接有挡片，防止压缩杆与固定筒套分离
。
[0018]压缩杆的两侧设有滑杆，固定筒套内开设有卡入滑杆的滑槽
。
[0019]固定筒套内开设有卡入滑杆的圆弧形滑槽
。
[0020]工作原理：由钻机钻好钻孔并清理钻孔后，将自紧式预紧锚杆放入钻孔中并固定，再由注浆口对锚杆本体进行注浆，待浆液凝固后，在锚杆的外锚固段处用螺母
、
垫板固定，此即完成了整个锚杆的自紧预警安装
。
当遭遇强降雨或地震动情况下，土体中一部分土体承受的剪切力超过自身的抗剪强度，发生软化，土体有向下滑动的趋势
。
下滑土体不断挤压压缩杆，压缩杆在周围土体的压力下向固定筒套内移动，压缩杆移动的同时挤压推拉杆，推拉杆带动滑动筒套沿主锚杆向后滑动，与滑动筒套相连的拉杆向后运动挤压弹簧，同时带动自扩器第一铰接节点运动，自扩器张开，支杆插入土体
。
同时与滑动筒套后端相连的弹簧在挤压作用下压缩，将滑动筒套的推力传递给压力传感器，随着压缩杆的不断压缩，通过弹簧传递给压力传感器的压力不断增大，当压力增大至预警线时，信号传递给蜂鸣器，蜂鸣器响，预警系统启动
。
当压缩杆被完全挤压，推拉杆卡入压缩杆的凹槽内，压缩杆
、
推拉杆
、
滑动筒套与主锚杆连成一体，在提高锚杆强度的同时，还继续承载
。
当周围土体压力减小，压缩杆受到的压力减小，压缩杆
、
推拉杆舒张，滑动筒套逐渐恢复原位，推拉杆带动滑动筒套滑动，压缩的弹簧舒张，带动自扩器闭合，锚杆恢复初始状态，延长了锚杆的使用寿命
。
[0021]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0022](1)
本专利技术监测锚杆受到破坏变形之前周边土体土压力的变化特性，从而判断土体结构特征，对滑坡灾害做到预警
。
[0023](2)
本专利技术通过土体挤压压缩杆带动推拉杆移动，推拉杆带动滑动筒套运动进而实现自扩器的自动展开，无需外力作用，简单方便且反应灵敏；
[0024](3)
本专利技术通过弹簧将压缩杆
、
推拉杆以及滑动筒套传递的压力传递给压力传感器，时刻记录压力变化
。
当压力超过预警线时，及时提醒，避免发生危险
。
[0025](4)
锚杆通过注浆与自扩器实现了双重锚固作用
。
且当土体压力越大时，挤压压缩杆，自扩器张开角度更大，同时自扩器在拉杆的带动下继续向里收缩，自扩器与外锚具产生的挤压力越强，锚固作用越强
。
[0026](5)
当土体稳定，土体对锚杆的挤压力减小，弹簧舒张，带动压缩杆
、
推拉杆
、
滑动筒套舒张，锚杆恢复原状，动态的变化形态，延长了锚杆的使用寿命
。
[0027](6)
本专利技术锚杆的压缩杆伸出于固定筒套外部，压缩杆上的切片切入土体中，起到初步的锚固作用
。
[0028](7)
压缩杆受到压缩后挤压后，带动推拉杆压缩，至压缩杆完全挤压，推拉杆此时完全平躺与压缩杆的凹槽中，此时压缩杆
、
推拉杆
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种监测土体压力变化的自紧式预警锚杆，其特征在于：包括主锚杆
(1)、
带有滑杆
(201)
的滑动筒套
(2)、
压缩杆
(3)、
推拉杆
(4)、
固定筒套
(5)、
拉杆
(6)
和自扩器
(7)
；所述拉杆
(6)
上连接有弹簧装置；主锚杆
(1)
上分布有半圆形滑道
(101)
，滑动筒套
(2)
通过滑杆
(201)、
半圆形滑道
(101)
与主锚杆
(1)
滑动连接；所述推拉杆
(4)
包括多个推拉单元，所述推拉单元的上端与压缩杆
(3)
之间铰接有定滑轮，所述推拉单元的下端与滑动筒套
(2)
之间铰接有定滑轮；所述压缩杆
(3)
内设有多个容纳推拉单元的凹槽；拉杆
(6)
的一端与滑动筒套
(2)
连接，拉杆
(6)
的另一端与自扩器
(7)
连接；所述自扩器
(7)
包括第一铰接节点
(701)、
第二铰接节点
(702)、
第一支杆
(703)
和第二支杆
(704)
；所述第一铰接节点
(701)
与拉杆
(6)
连接，第二铰接节点
(702)
与固定筒套
(5)
连接；第二支杆
(704)
与第一支杆
(703)
的中部铰接连接；所述压缩杆
(3)
位于固定筒套
(5)
内；滑动筒套
(2)
的一端连接有带有压力传感器
(9)
的弹簧
(10)
；所述压力传感器
(9)
连接有压力监测仪
(11)。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅岭，韩鹏程，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：