用于季節(jié)性凍土滑坡防治的自平衡錨索結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于季節(jié)性凍土滑坡防治的自平衡錨索結(jié)構(gòu)，包括碟簧蓄能系統(tǒng)、退位卡套、安全卡套、防護(hù)套筒、鋼絞線、架線環(huán)、注漿管、承力轉(zhuǎn)換板和導(dǎo)向帽；碟簧蓄能系統(tǒng)為蓄能部件，在巖土體產(chǎn)生向坡內(nèi)位移時減少預(yù)應(yīng)力損失以及巖土體產(chǎn)生向坡外位移時減少錨索軸力的增量；碟簧蓄能系統(tǒng)位于防護(hù)套筒左端并通過錨具連接有鋼絞線，鋼絞線延伸進(jìn)防護(hù)套筒內(nèi)并穿過左側(cè)的承力轉(zhuǎn)換板后連接有退位卡套及安全卡套；該錨索結(jié)構(gòu)在使用時能夠根據(jù)特殊巖土體滑坡不同工況自動調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力，以確保錨固工程的有效性及耐久性；另外，本發(fā)明專利技術(shù)還公開了一種用于季節(jié)性凍土滑坡防治的自平衡錨索結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，便于實現(xiàn)錨索結(jié)構(gòu)的設(shè)計制造。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
用于季節(jié)性凍土滑坡防治的自平衡錨索結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法
本專利技術(shù)涉及一種用于季節(jié)性凍土滑坡防治的自平衡錨索結(jié)構(gòu)，另外還涉及一種用于季節(jié)性凍土滑坡防治的自平衡錨索結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，屬于滑坡治理工程

技術(shù)介紹
錨索結(jié)構(gòu)作為巖土錨固技術(shù)的核心組成部分，從錨索受力后固定段灌漿體的受力方式，可以分為拉力型錨索和壓力型錨索兩種。在常見的滑坡防治措施中，通過錨固段嵌入滑床穩(wěn)定巖土中，中部設(shè)置自由段，表層與框格梁等反力裝置配合使用，能實現(xiàn)表層防護(hù)及深部加固的統(tǒng)一。但在特殊的工況下，如地震、凍融循環(huán)下季節(jié)性凍土凍脹融沉往復(fù)變形等，可能會因產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失過大而失效，或錨固力突然增大過多錨索框架結(jié)構(gòu)破壞而失效。如季節(jié)性凍土區(qū)的錨桿凍結(jié)期最大拉力可達(dá)受凍前的2-3倍，融化后預(yù)應(yīng)力損失過大，可能發(fā)生無任何征兆的凍融局部滑塌。由于這類滑坡存在的環(huán)境相對復(fù)雜，巖土性質(zhì)特殊，作用機(jī)理復(fù)雜，目前框架錨索技術(shù)應(yīng)用于這類滑坡治理時，往往通過加大框架梁柱、錨索截面尺寸或錨固體長度來提高邊坡的穩(wěn)定性，該措施既造成材料浪費嚴(yán)重，又不能解決滑坡雙向變形時錨索的耐久性及可靠性，會給滑坡防治工程埋下較大的安全隱患。申請?zhí)枮椋篊N201611262415.1，公開號為：CN106522250A的專利技術(shù)專利公開了一種適宜于凍土區(qū)凍融邊坡加固的預(yù)應(yīng)力錨固結(jié)構(gòu)，包括墊墩，所述墊墩左側(cè)的頂部和底部均設(shè)有坡面，所述墊墩的左側(cè)設(shè)有鋼墊板，所述鋼墊板的左側(cè)設(shè)有凍融適應(yīng)彈性墊圈，所述凍融適應(yīng)彈性墊圈的左側(cè)設(shè)有錨具，所述錨具、凍融適應(yīng)彈性墊圈和鋼墊板的外側(cè)套設(shè)有保護(hù)外殼，墊墩的右側(cè)設(shè)有碎石防凍層，所述碎石防凍層的右側(cè)設(shè)有自取段。該專利技術(shù)通過設(shè)置的凍融適應(yīng)彈性墊圈和碎石防凍層，來對錨索在使用時起到防止變形的作用；但是，該錨固結(jié)構(gòu)在使用時，通過彈性墊圈和鋼墊板來實現(xiàn)防止錨索變形的目的，其自動調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力效果較差；同時，其行程太小，調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力范圍。因此，亟需研究可適應(yīng)季節(jié)性凍土滑坡不同工況可自動調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力的新型錨索結(jié)構(gòu)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中錨索不能適應(yīng)季節(jié)性凍土滑坡不同工況進(jìn)行自動調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力的缺點，提供一種用于季節(jié)性凍土滑坡防治的自平衡錨索結(jié)構(gòu)，該錨索結(jié)構(gòu)在使用時能夠根據(jù)特殊巖土體滑坡不同工況(季節(jié)性凍土凍脹融沉狀態(tài))自動調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力，以確保錨固工程的有效性及耐久性；另外，本專利技術(shù)還公開了一種用于季節(jié)性凍土滑坡防治的自平衡錨索結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，便于實現(xiàn)錨索結(jié)構(gòu)的設(shè)計制造。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：(一)本專利技術(shù)的基本構(gòu)思如下：本專利技術(shù)主要由碟簧蓄能系統(tǒng)、退位卡套、安全卡套、防護(hù)套筒、鋼絞線、架線環(huán)、注漿管及導(dǎo)向帽組成。其中，碟簧蓄能系統(tǒng)主要由疊合、對合組合而成的碟簧構(gòu)件組成，其有效荷載、極限荷載、有效行程及極限行程均應(yīng)按錨索參數(shù)指標(biāo)要求設(shè)計；其主要功能為蓄能，在巖土體產(chǎn)生向坡內(nèi)位移時減少預(yù)應(yīng)力損失；當(dāng)巖土體產(chǎn)生向坡外位移時減少錨索軸力的增量；退位卡套主要擠壓套及特制的彈簧鋼絲組成，起始退位壓力可按需設(shè)定；安全卡套主要由特制擠壓套組成，卡套與鋼絞線緊密接觸，在鋼絞線破斷前不會滑脫；防護(hù)套筒主要由圓柱殼體加封底板，用于保護(hù)退位卡套、安全卡套；其中，需要說明的是，鋼絞線、架線環(huán)、注漿管及導(dǎo)向帽均按傳統(tǒng)錨索制作方式制作。(二)本專利技術(shù)的具體方案如下：一種用于季節(jié)性凍土滑坡防治的自平衡錨索結(jié)構(gòu)，包括碟簧蓄能系統(tǒng)、退位卡套、安全卡套、防護(hù)套筒、鋼絞線、架線環(huán)、注漿管、承力轉(zhuǎn)換板和導(dǎo)向帽；防護(hù)套筒包括呈圓柱狀結(jié)構(gòu)的殼體和連接在殼體底部的封底板；防護(hù)套筒構(gòu)成錨索結(jié)構(gòu)的自由段，鋼絞線一端通過若干架線環(huán)連接后在端部連接一導(dǎo)向帽，鋼絞線、架線環(huán)及導(dǎo)向帽構(gòu)成錨索結(jié)構(gòu)的錨固段；承力轉(zhuǎn)換板設(shè)置在防護(hù)套筒內(nèi)，承力轉(zhuǎn)換板有兩個，承力轉(zhuǎn)換板之間通過連接部連接；錨固段的鋼絞線依次穿過封底板及右側(cè)的承力轉(zhuǎn)換板后在該鋼絞線的端部緊密連接一安全卡套；碟簧蓄能系統(tǒng)為蓄能部件，在巖土體產(chǎn)生向坡內(nèi)位移時減少預(yù)應(yīng)力損失以及巖土體產(chǎn)生向坡外位移時減少錨索軸力的增量；碟簧蓄能系統(tǒng)位于防護(hù)套筒左端并通過一錨具連接有鋼絞線，鋼絞線延伸進(jìn)防護(hù)套筒內(nèi)并穿過左側(cè)的承力轉(zhuǎn)換板后連接有退位卡套及安全卡套；注漿管穿過防護(hù)套筒側(cè)壁及左、右側(cè)承力轉(zhuǎn)換板后，注漿管端部延伸至錨固段底部。進(jìn)一步優(yōu)化，碟簧蓄能系統(tǒng)主要由單片碟簧以疊合、對合的方式構(gòu)成。在本專利技術(shù)中，退位卡套主要由擠壓套及彈簧鋼絲組成，退位卡套的初始退位壓力能夠按需設(shè)定。其中，安全卡套包括擠壓套，擠壓套與鋼絞線緊密連接。本專利技術(shù)還公開了一種用于季節(jié)性凍土滑坡防治的自平衡錨索結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其具體包括如下步驟：步驟1：進(jìn)行滑坡勘察，查明滑坡巖性及各種工況下可能產(chǎn)生的指向坡內(nèi)、坡外變形量，設(shè)計錨索長度及噸位；步驟2：完成步驟1后，設(shè)計碟簧蓄能系統(tǒng)的有效荷載、極限荷載、有效行程、極限行程及碟簧蓄能系統(tǒng)等效彈力系數(shù)；步驟3：根據(jù)步驟2結(jié)果參照《機(jī)械手冊》，根據(jù)碟簧蓄能系統(tǒng)的有效荷載、極限荷載、有效行程、極限行程及碟簧蓄能系統(tǒng)等效彈力系數(shù)進(jìn)行碟簧結(jié)構(gòu)設(shè)計；步驟4：根據(jù)極限荷載、極限行程設(shè)計安全卡套及退位卡套；當(dāng)?shù)卣鸹蛘叽笞冃巫饔缅^固力大于設(shè)計屈服力N1時，退位卡套發(fā)揮作用，可維持工作錨固力N0。進(jìn)一步說明，步驟2的具體過程如下，對于張拉鎖定狀態(tài)以錨具為研究對象，其力學(xué)平衡狀態(tài)為：式中，E-鋼絞線彈性模量；l-鋼絞線自由段長度；Δl-張拉過程中鋼絞線伸長量；n-鋼絞線數(shù)量；S-鋼絞線有效面積；k-碟簧蓄能系統(tǒng)等效彈力系數(shù)；x0-張拉過程中碟簧蓄能系統(tǒng)壓縮量；當(dāng)滑坡產(chǎn)生位移為x時，設(shè)相對于鎖定狀態(tài)錨索位移增量變化量Δx1，碟簧蓄能系統(tǒng)位移增量Δx2，則位移顯然滿足：Δx1+Δx2＝x(2)此時以錨具為研究對象，其力學(xué)平衡狀態(tài)為：聯(lián)立式(1)、式(2)、式(3)，得出碟簧蓄能系統(tǒng)等效彈力系數(shù)為：x/Δx1越大，則由滑坡產(chǎn)生的位移傳遞給自平衡錨索的位移越小，所需碟簧蓄能系統(tǒng)等效彈力系數(shù)越小，此時錨索內(nèi)力變化最小。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：本專利技術(shù)在實際使用時，能夠根據(jù)特殊巖土體滑坡不同工況(季節(jié)性凍土凍脹融沉)自動調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力，以確保錨固工程的有效性及耐久性；并且，具有較好的抗震性能。更重要的是，在實際的使用中，當(dāng)出現(xiàn)滑坡大變形時，碟簧蓄能系統(tǒng)能夠與退位卡套協(xié)同作用，提高錨索結(jié)構(gòu)的抗變形能力及抗震性能，進(jìn)一步確保錨固工程的有效性及耐久性。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實施方式的技術(shù)方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本專利技術(shù)的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。圖1為本專利技術(shù)整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本專利技術(shù)在凍脹作用下的整體結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖。<本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種用于季節(jié)性凍土滑坡防治的自平衡錨索結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括碟簧蓄能系統(tǒng)、退位卡套、安全卡套、防護(hù)套筒、鋼絞線、架線環(huán)、注漿管、承力轉(zhuǎn)換板和導(dǎo)向帽；/n防護(hù)套筒包括呈圓柱狀結(jié)構(gòu)的殼體和連接在殼體底部的封底板；/n防護(hù)套筒構(gòu)成錨索結(jié)構(gòu)的自由段，鋼絞線一端通過若干架線環(huán)連接后在端部連接一導(dǎo)向帽，鋼絞線、架線環(huán)及導(dǎo)向帽構(gòu)成錨索結(jié)構(gòu)的錨固段；/n承力轉(zhuǎn)換板設(shè)置在防護(hù)套筒內(nèi)，承力轉(zhuǎn)換板有兩個，承力轉(zhuǎn)換板之間通過連接部連接；/n錨固段的鋼絞線依次穿過封底板及右側(cè)的承力轉(zhuǎn)換板后在該鋼絞線的端部緊密連接一安全卡套；/n碟簧蓄能系統(tǒng)為蓄能部件，在巖土體產(chǎn)生向坡內(nèi)位移時減少預(yù)應(yīng)力損失以及巖土體產(chǎn)生向坡外位移時減少錨索軸力的增量；碟簧蓄能系統(tǒng)位于防護(hù)套筒左端并通過一錨具連接有鋼絞線，鋼絞線延伸進(jìn)防護(hù)套筒內(nèi)并穿過左側(cè)的承力轉(zhuǎn)換板后連接有退位卡套及安全卡套；/n注漿管穿過防護(hù)套筒側(cè)壁及左、右側(cè)承力轉(zhuǎn)換板后，注漿管端部延伸至錨固段底部。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于季節(jié)性凍土滑坡防治的自平衡錨索結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括碟簧蓄能系統(tǒng)、退位卡套、安全卡套、防護(hù)套筒、鋼絞線、架線環(huán)、注漿管、承力轉(zhuǎn)換板和導(dǎo)向帽；
防護(hù)套筒包括呈圓柱狀結(jié)構(gòu)的殼體和連接在殼體底部的封底板；
防護(hù)套筒構(gòu)成錨索結(jié)構(gòu)的自由段，鋼絞線一端通過若干架線環(huán)連接后在端部連接一導(dǎo)向帽，鋼絞線、架線環(huán)及導(dǎo)向帽構(gòu)成錨索結(jié)構(gòu)的錨固段；
承力轉(zhuǎn)換板設(shè)置在防護(hù)套筒內(nèi)，承力轉(zhuǎn)換板有兩個，承力轉(zhuǎn)換板之間通過連接部連接；
錨固段的鋼絞線依次穿過封底板及右側(cè)的承力轉(zhuǎn)換板后在該鋼絞線的端部緊密連接一安全卡套；
碟簧蓄能系統(tǒng)為蓄能部件，在巖土體產(chǎn)生向坡內(nèi)位移時減少預(yù)應(yīng)力損失以及巖土體產(chǎn)生向坡外位移時減少錨索軸力的增量；碟簧蓄能系統(tǒng)位于防護(hù)套筒左端并通過一錨具連接有鋼絞線，鋼絞線延伸進(jìn)防護(hù)套筒內(nèi)并穿過左側(cè)的承力轉(zhuǎn)換板后連接有退位卡套及安全卡套；
注漿管穿過防護(hù)套筒側(cè)壁及左、右側(cè)承力轉(zhuǎn)換板后，注漿管端部延伸至錨固段底部。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于季節(jié)性凍土滑坡防治的自平衡錨索結(jié)構(gòu)，其特征在于：碟簧蓄能系統(tǒng)主要由單片碟簧以疊合、對合的方式構(gòu)成。


3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于季節(jié)性凍土滑坡防治的自平衡錨索結(jié)構(gòu)，其特征在于：退位卡套主要由擠壓套及彈簧鋼絲組成，退位卡套的初始退位壓力能夠按需設(shè)定。


4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于季節(jié)性凍土滑坡防治的自平衡錨索結(jié)構(gòu)，其特征在于：安全卡套包括擠壓套，擠壓套與鋼絞線緊密連接。


5.一種用于季節(jié)性凍土滑坡防治的自平衡錨索結(jié)構(gòu)設(shè)計...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊棟，石勝偉，王全成，姜昭群，張勇，蔡強(qiáng)，周云濤，
申請(專利權(quán))人：中國地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：四川;51