ГИБКИЙ АНКЕР

Полезная модель относится к креплению горных выработок и грунтов, в частности, к анкерной крепи и может использоваться в горном деле, а также в наземном и подземном строительстве. Наиболее целесообразно применение полезной модели в качестве анкеров глубокого заложения для крепления контура выработок, когда необходимая длина анкера превосходит высоту выработки.
Уже известен анкер, содержащий несущую тягу в виде стержня из композиционного материала, выполненного из отрезков, соединяемых посредством муфт и установленный на хвостовом отрезке узел предварительного натяжения [1].
Использование стеклопластикового несущего стержня позволяет воспринимать большие нагрузки со стороны грунта (породы), а выполнение его составным упрощает установку анкера необходимой длины и его транспортировку к месту установки. Однако наличие соединительных муфт, рассчитанных на восприятие этих больших нагрузок, увеличивает массу анкера, усложняет его и повышает его стоимость.
Известен также гибкий анкер, предназначенный для стабилизации геологической структуры массива пород горной выработки, содержащий несущую тягу, выполненную в виде пучка параллельных нитей (канатов, стренг, прядей), зажатых в хвостовой части клиновыми элементами в опорной втулке, и опорную плиту [2].
Этот известный анкер за счет своей гибкости может иметь длину, превосходящую габаритные размеры (высоту) выработки, однако он не имеет средства для предварительного натяжения после закрепления его в шпуре (скважине) и имеет сложную, крупногабаритную опорную втулку, в которой каждая нить несущей тяги зажата отдельным клиновым элементом.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является гибкий анкер, содержащий несущую тягу в виде семижильного витого троса, закрепленную в ее хвостовой части опорную втулку с конусообразным осевым каналом, по оси которого расположен зажимной элемент и установленную на наружной поверхности опорной втулки на резьбе гайку, взаимодействующую с опорной плитой [3]. Этот анкер имеет более простую конструкцию и более компактен, но выполнение его несущей тяги из витой металлической проволоки приводит к повышению его массы, снижению несущей способности и ограничению степени гибкости.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в повышении несущей способности анкера и надежности закрепления несущей тяги в опорной втулке, а технический результат, который может быть достигнут при ее реализации, заключается в повышении прочности и гибкости несущей тяги анкера, а также в снижении его массы и трудозатрат на его транспортировку и установку.
Для решения этой задачи и достижения указанного технического результата в гибком анкере, содержащем выполненную в виде пучка нитей несущую тягу и закрепленную в ее хвостовой части опорную втулку с конусообразным осевым каналом, по оси которого расположен зажимной элемент, предлагается несущую тягу выполнить из пучка параллельных нитей (стренг, жгутов) из композиционного материала, а на внутренней поверхности опорной втулки образовать продольные пазы, в которых равномерно разместить нити несущей тяги, контактирующие с внешней поверхностью зажимного элемента, выполненного в виде клина.
Нити несущей тяги могут быть выполнены на основе полиуретана, армированного продольными базальтовыми волокнами, и отформованы методом пултрузии.
Опорная втулка может быть выполнена с тремя продольными пазами, в каждом из которых расположено по две нити, а клин может быть выполнен в виде шестиугольной пирамиды или усеченной шестиугольной пирамиды.
Выполнение несущей тяги анкера в виде базальтопластиковых нитей на основе полиуретана обеспечивает повышение воспринимаемой растягивающей нагрузки и степени их гибкости при существенном снижении массы, а предлагаемый клиновый зажим обеспечивает надежное закрепление нитей в опорной втулке за счет их плотного и равномерного обжатия, не приводящего к их ослаблению.
Пример возможного конструктивного исполнения полезной модели представлен на прилагаемых чертежах.
На фиг.1 показан общий вид гибкого анкера.
На фиг.2 - сечение А-А по опорной втулке.
На фиг.3 приведен вид спереди на опорную втулку.
На фиг.4 - вид с торца на опорную втулку.
На фиг.5 показан зажимной элемент и
На фиг.6 - вид с торца на зажимной элемент.
Гибкий анкер содержит несущую тягу 1, выполненную в виде пучка параллельных нитей (стренг, жгутов) 2, обвязанных хомутами 3. В головной части несущей тяги 1 закреплен наконечник 4, а в хвостовой - опорная втулка 5, на внешней резьбовой поверхности 6 которой установлена гайка 7, взаимодействующая с опорной плитой (на чертежах не показана).
Нити 2 выполнены из композиционного материала на основе полиуретана, армированного продольными базальтовыми волокнами, и отформованы, например, методом пултрузии [4].
Для надежного и компактного закрепления нитей 2 опорная втулка 5 с конусообразным осевым каналом 8 (фиг.3), сужающимся в сторону головной части несущей тяги 1, выполнена с образованием продольных пазов 9 (фиг.4). В каждом из пазов 9 равномерно распределены нити 2, поджимаемые расположенным по оси опорной втулки 5 зажимным элементом 10 в виде клина.
На показанном на чертежах примере исполнения опорная втулка 5 выполнена с тремя продольными пазами 9, в каждом из которых расположено по две нити 2, а зажимной клиновый элемент 10 выполнен в виде шестиугольной пирамиды. Безусловно указанные количественные признаки могут быть и другими, т.к. количество нитей 2 и их размеры зависят от физико-механических свойств подлежащих укреплению пород (грунтов), необходимой несущей способности и степени гибкости анкера с учетом технологических ограничений и других факторов. Но, в любом случае, выполнение несущей тяги 1 в виде пучка параллельных нитей 2 из базальтопластика на основе полиуретана и расклинивание их концов в образованных в опорной втулке 5 пазах 9, в практически замкнутом объеме без создания деформаций, снижающих их прочность, позволяет решить поставленную задачу.
Установка гибкого анкера осуществляется следующим известным образом: в укрепляемой породе бурится шпур (скважина) на необходимую глубину и в него вводится анкер с расположением опорной втулки 5 снаружи. Затем осуществляется закрепление несущей тяги 1 одним из известных методов, например, инъекционным или ампульным.
После отверждения крепящего состава устанавливается опорная плита и производится натяжение анкера с помощью навинчивания гайки 7, взаимодействующей с опорной плитой.
Источники информации:
[1]. RU, 97745, E02D 5/80, 2009.
[2]. WO, 95/05524, E21D 20/02, 1995.
[3]. RU, 105941, E21D 21/00, 2010, (прототип).
[4]. RU, 102651, E04G 21/00, 2010.
[5]. GB, 248185, F16G 11/05, 1926.
[6]. US, 3822442, F16G 11/00, 1974.