【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隧道工程施工，具体为一种充填流质让压分段式组合自进锚杆，尤其适用于变形速率高、持续时间长、变形总量大的复杂软岩地区。
技术介绍
1、我国隧道建设越来越多涉及到西南部山区地带，隧道工程所面临的地质条件越发复杂，在隧道穿越高地应力软弱围岩带时，易发生挤压性大变形。由于挤压性大变形具有变形速率高、持续时间长、变形总量大的特征，对已建成隧道具有显著安全性威胁。
2、采用锚杆以及其它组合支护方式是目前隧道建设中多采用的支护方式，但传统锚杆支护方式延展性较差，考虑到综合性耐久性等因素也多采用全长黏结，锚杆本身变形有限，难以与相应地区软岩大变形相适应，在周围大变形软岩环境下杆体易被拉断或者垫板易发射弯曲，锚固体系易失效难以进行有效锚固，难以与复杂的软岩大变形地质环境相互适应协调。在目前锚固形式中大变形锚杆施工需先成孔后安装，若周围围岩条件不佳则无法使用。
技术实现思路
1、为解决当前存在技术问题，本专利技术的主要目的在于提供一种充填流质让压分段式组合自进锚杆，此锚杆无需传统支护工序中先成孔后安装的繁琐流程，即钻孔即注浆即植锚即支护，将锚固支护前期施工准备阶段与锚固作用阶段相互串联，大大减少施工复杂性，更加方便快捷，节省人力物力；能够很好的用于隧道工程越发复杂的地质条件，在隧道穿越高地应力软弱围岩带易发生挤压性大变形的区域。
2、为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种充填流质让压分段式组合自进锚杆，包括位于中心部位的杆体，所述杆体的头部一端
3、所述钻注体包括注浆口和钻头，钻头嵌套安装在杆体的头部；注浆口位于钻头中心内侧，并与杆体的中心相连连通；钻头锋刃刀口面高于注浆口位置，掘进过程中钻头锋刃刀口在前端。
4、所述杆体由黏结段和光滑无黏结段两部分组成，杆体长度根据实地软岩环境选择；黏结段与光滑无黏结段相互间隔排列；黏结段和光滑无黏结段每一段长度以及段数能够根据软岩变形量选择设置。
5、所述黏结段杆体周身分布螺纹；
6、所述光滑无黏结段是在螺纹的外部套装金属套筒形成，所述金属套筒内有油性树脂保护内部杆体。
7、所述充填流质让压体由流质压缩筒体和流质泄出腔体两部分组成；流质压缩筒体下端设置刚垫板与杆体相连，刚垫板与承压板相连，刚垫板和承压板之间充填流质；
8、承压板连接阻尼器，阻尼器位于流质泄出腔体内部，阻尼器末端连接阈值调节螺栓，并能够通过调节阈值调节螺栓改变阻尼器的劲度系数。
9、所述流质选取兼具流动性和压缩性的细砂。
10、钻孔完成后锚固体浆液从端头注浆口实现注浆，浆液从端头向杆体扩展，实现锚固体浆液灌注，实现围岩锚固。
11、锚固体采用膨胀剂掺和锚固，有限的膨胀剂可极大增加锚固体的锚固力，使得锚杆抗拔力大大增强，有效增加锚固效果。
12、本专利技术有如下有益效果：
13、1、本专利技术创新性采用钻注一体的自进式钻头，无需传统支护工序中先成孔后安装的繁琐流程，即钻孔即注浆即植锚即支护，将锚固支护前期施工准备阶段与锚固作用阶段相互串联，大大减少施工复杂性，更加方便快捷，节省人力物力。
14、2、本专利技术杆体分为带有螺纹的黏结段和外置光滑金属套筒的无黏结段，在杆体周围被锚固体浆液包裹后，由于黏结段周身分布有螺纹，粗糙程度较大，与锚固体相互黏结作用力强，黏结效果好不易相互错动，这一部分主要承担锚杆与周围锚固体之间的强黏结任务，继而与外部大变形岩体实现锚固。
15、3、本专利技术杆体分为带有螺纹的黏结段和外置光滑金属套筒的无黏结段，无黏结段外置光滑金属套筒相对更加光滑，与周围锚固体作用力较弱，相对变形能力较强，不受周围锚固体的摩擦约束。在软岩大变形过程中，黏结段由于与周围锚固体以及岩体实现作用力较强的强锚固，难以出现相对位移，无黏结段随软岩大变形位移不断增大的过程中轴力逐渐增大，无黏结段收拉伸荷载可先在轴向进行伸长，根据不同材质杆体的物理参数略有差异，总体上来说先伸长至弹性应变极限，然后塑性屈服并伸长直至达到极限应变为止。在此过程中随着大变形软岩不断增大的位移杆中轴力不断增大，无黏结段杆体随着逐渐增大的轴力变形不断增大，直至杆体屈服荷载时，杆体的延伸能力达到最大。
16、4、本专利技术创新采用非全长锚固的模式，这在传统锚杆中极为少见，利用光滑无黏结段在受到轴向力轴向拉伸至屈服极限这一阶段的变形，有效吸收围岩释放的能量，与围岩协同变形。传统全长黏结锚杆由于锚杆杆体与锚固体、围岩全长度紧密黏结，故在软岩大变形的地质条件下容易被拉断而造成锚固失效，难以与围岩协同变形。
17、5、本专利技术采用两承压板之间充填流质，流质一般选取兼具流动性和压缩性的细砂，在进一步变形过程中，杆体在轴向上有一定伸长，杆体上端链接的刚垫板承受较大轴向压力，刚垫板将轴向压力传递到承压板上，承压板进一步将压力作用于流质物，初始受压阶段流质物在轴向荷载作用下颗粒间进行相互错动，颗粒与颗粒之间的孔隙减小，密实度增加，在较大的轴向压力作用下流质物经历压密阶段后形成比较稳定的一部分物体，由于选取的是兼具流动性和可压缩性的细砂，在阶段不易达到细颗粒砂的破碎极限，而细颗粒砂内部易形成压力拱，成拱效应很大一部分程度上能够很好应对轴向上传递至流质物的轴向荷载。
18、6、本专利技术采用“圆筒状”流质压缩筒体与“钟形”流质泄出腔体相连，其横截面口径靠近阈值调节螺栓一侧越来越大，在足够大的轴向力作用下流质体推动上承压板从流质压缩筒体进入流质泄出腔体后会出现相对错空面积，流质体在轴向力作用下会通过出现的相对错空面积泄出至腔体内。在流质泄出的过程中，实际上有效释放了围岩的能量，并能与大变形围岩协同作用。
19、7、本专利技术采用上承压板连接阻尼器于流质泄出腔体内，阻尼器末端连接阈值调节螺栓，可通过调节阈值调节螺栓改变阻尼器的劲度系数，通过调节阈值调节螺栓可改变阻尼器的阻尼程度，实际上控制了流质物从流质压缩筒体向流质泄出腔体的轴向力条件，可个性化适用于各个地质条件有差异的大变形软岩环境中。
20、8、本专利技术上部的流质让压体复合了多种途径进行让压吸能，首先是刚垫板推动承压板对流质进行压缩，流质压缩过程中让压吸能，经历压密阶段后，整体从“圆筒状”流质压缩筒体推至“钟形”流质泄出腔体后，流质泄出进一步吸收能量，上承压板连接阻尼器，阻尼器压缩变形的过程中进一步让压吸收能量，同时阈值调节螺栓可调节不同阈值，使其保有一定的强度，同时可调去适应多种不同的地质条件。
21、9、本专利技术锚固体采用膨胀剂进行掺和，膨胀剂与水混合反应可在锚固体内产生极大的锚固力，并且由于锚固体体积膨胀，产生扩头效应，摩擦力进一步增强，抗拔力大大加强，有效提升锚杆锚固效果。
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1.一种充填流质让压分段式组合自进锚杆，其特征在于，包括位于中心部位的杆体（2），所述杆体（2）的头部一端安装有钻注体（1），所述杆体（2）的尾部一端连接有充填流质让压体（3）。
2.根据权利要求1所述一种充填流质让压分段式组合自进锚杆，其特征在于：所述钻注体（1）包括注浆口（101）和钻头（102），钻头（102）嵌套安装在杆体（2）的头部；注浆口（101）位于钻头（102）中心内侧，并与杆体（2）的中心相连连通；钻头（102）锋刃刀口面高于注浆口（101）位置，掘进过程中钻头（102）锋刃刀口在前端。
3.根据权利要求1所述一种充填流质让压分段式组合自进锚杆，其特征在于：所述杆体（2）由黏结段（21）和光滑无黏结段（22）两部分组成，杆体（2）长度根据实地软岩环境选择；黏结段（21）与光滑无黏结段（22）相互间隔排列；黏结段（21）和光滑无黏结段（22）每一段长度以及段数能够根据软岩变形量选择设置。
4.根据权利要求3所述一种充填流质让压分段式组合自进锚杆，其特征在于：所述黏结段（21）杆体周身分布螺纹（211）；
5.根据权利
6.根据权利要求5所述一种充填流质让压分段式组合自进锚杆，其特征在于：所述流质选取兼具流动性和压缩性的细砂。
7.根据权利要求2所述一种充填流质让压分段式组合自进锚杆，其特征在于：钻孔完成后锚固体浆液从端头注浆口（101）实现注浆，浆液从端头向杆体（2）扩展，实现锚固体（4）浆液灌注，实现围岩（5）锚固。
8.根据权利要求7所述一种充填流质让压分段式组合自进锚杆，其特征在于：锚固体（4）采用膨胀剂掺和锚固，有限的膨胀剂可极大增加锚固体（4）的锚固力，使得锚杆抗拔力大大增强，有效增加锚固效果。
...【技术特征摘要】
1.一种充填流质让压分段式组合自进锚杆，其特征在于，包括位于中心部位的杆体（2），所述杆体（2）的头部一端安装有钻注体（1），所述杆体（2）的尾部一端连接有充填流质让压体（3）。
2.根据权利要求1所述一种充填流质让压分段式组合自进锚杆，其特征在于：所述钻注体（1）包括注浆口（101）和钻头（102），钻头（102）嵌套安装在杆体（2）的头部；注浆口（101）位于钻头（102）中心内侧，并与杆体（2）的中心相连连通；钻头（102）锋刃刀口面高于注浆口（101）位置，掘进过程中钻头（102）锋刃刀口在前端。
3.根据权利要求1所述一种充填流质让压分段式组合自进锚杆，其特征在于：所述杆体（2）由黏结段（21）和光滑无黏结段（22）两部分组成，杆体（2）长度根据实地软岩环境选择；黏结段（21）与光滑无黏结段（22）相互间隔排列；黏结段（21）和光滑无黏结段（22）每一段长度以及段数能够根据软岩变形量选择设置。
4.根据权利要求3所述一种充填流质让压分段式组合自进锚杆，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，宋郭峰，胡格格，刘王豪，石磊，王斌，孙涛，孙坤，陈振勋，庹明民，鲍晓鹏，王亚磊，张可欣，汪明远，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：
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