本發(fā)明涉及熱融災(zāi)害快速、應(yīng)急處置，尤其涉及基于光固化材料治理熱融災(zāi)害的快速錨固裝置及施工方法。

背景技術(shù)：

1、我國(guó)多年凍土占據(jù)了大約20%的國(guó)土面積，其中超過(guò)150×104km2的多年凍土分布在青藏高原地區(qū)。多年凍土的存續(xù)與發(fā)展過(guò)程與外界環(huán)境存在著緊密的聯(lián)系，青藏高原多年凍土以高溫、高含冰量為主要特征，在全球氣候變暖背景下，過(guò)去50~60a，青藏高原多年凍土經(jīng)歷了顯著的退化過(guò)程，這主要體現(xiàn)在活動(dòng)層厚度增加、年平均低溫升高、地下冰融化等，加之人類(lèi)工程活動(dòng)影響，造成各種熱融災(zāi)害頻發(fā)，熱融災(zāi)害發(fā)生、發(fā)展速度快，其中以熱融滑塌和滑坡災(zāi)害對(duì)工程及生態(tài)環(huán)境影響最為顯著。因此，有必要針對(duì)頻發(fā)的熱融災(zāi)害提出針對(duì)性的治理措施。

2、近年來(lái)，出于保護(hù)凍土原則，針對(duì)多年凍土區(qū)熱融災(zāi)害的治理，提出了一系列工程措施，其主要包括兩類(lèi)：（1）在潛在熱融災(zāi)害區(qū)域，設(shè)置柔性或剛性支擋結(jié)構(gòu)，防止熱融災(zāi)害滑塌物侵?jǐn)_工程設(shè)施運(yùn)營(yíng)；但是，這類(lèi)工程措施并沒(méi)有從根源上治理災(zāi)害發(fā)生，僅僅改變了災(zāi)害滑移路徑，減小了熱融災(zāi)害對(duì)工程和生態(tài)環(huán)境的影響；（2）通過(guò)在錨固裝置內(nèi)部設(shè)置主動(dòng)或被動(dòng)通風(fēng)冷卻裝置，強(qiáng)化災(zāi)害體內(nèi)部與外界環(huán)境之間的熱交換，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)凍土減緩?fù)嘶康?；但是，?duì)于發(fā)生、發(fā)展較快的熱融災(zāi)害，缺乏快速錨固、應(yīng)急處置方案。

3、因此，亟需一種遵循保護(hù)凍土原則，兼顧災(zāi)害治理與通風(fēng)冷卻，特別是能夠?qū)崿F(xiàn)快速處置的錨固裝置，從而更好地實(shí)現(xiàn)熱融災(zāi)害應(yīng)急處置，保障多年凍土區(qū)工程及生態(tài)安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種實(shí)用性強(qiáng)、應(yīng)急錨固效果突出的基于光固化材料治理熱融災(zāi)害的快速錨固裝置。

2、本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供該基于光固化材料治理熱融災(zāi)害的快速錨固裝置的施工方法。

3、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所述的基于光固化材料治理熱融災(zāi)害的快速錨固裝置，其特征在于：該裝置包括穿過(guò)滑移面設(shè)置在災(zāi)害體內(nèi)部的光固化錨固裝置；所述光固化錨固裝置的周?chē)ㄟ^(guò)壓力注漿形成漿固層；所述光固化錨固裝置的露出端且緊貼所述災(zāi)害體處設(shè)有墊板和錨具；所述光固化錨固裝置為雙層錨管結(jié)構(gòu)，且錨管內(nèi)層和錨管外層上開(kāi)設(shè)有均勻分布的錨管出漿孔；所述錨管內(nèi)層和所述錨管外層之間設(shè)有s型錨管內(nèi)外層連接板；所述錨管內(nèi)層內(nèi)部裝配帶有齒狀結(jié)構(gòu)的玻璃鋼光固化棒，該玻璃鋼光固化棒內(nèi)設(shè)有紫外線(xiàn)燈，表面設(shè)有注漿槽；在所述漿固層光固化結(jié)束后，利用帶有無(wú)動(dòng)力風(fēng)帽的通風(fēng)結(jié)構(gòu)替換所述玻璃鋼光固化棒。

4、所述漿固層由光固化材料壓力注漿后，通過(guò)所述紫外線(xiàn)燈照射固化形成。

5、所述錨管出漿孔沿所述錨管內(nèi)層和所述錨管外層管壁周?chē)鶆蚍植?，且沿所述錨管內(nèi)層和所述錨管外層的長(zhǎng)度方向間斷布置；所述錨管內(nèi)層上所述錨管出漿孔的數(shù)量是所述錨管外層上所述錨管出漿孔的兩倍。

6、所述錨管內(nèi)外層連接板為s型鋼制薄板，且沿所述錨管內(nèi)層周?chē)鶆蛟O(shè)置；兩個(gè)相鄰的所述錨管內(nèi)外層連接板之間包含一個(gè)所述錨管出漿孔。

7、所述紫外線(xiàn)燈與所述注漿槽均沿所述玻璃鋼光固化棒的長(zhǎng)度方向設(shè)置；所述紫外線(xiàn)燈設(shè)置在所述玻璃鋼光固化棒的中心；所述注漿槽的數(shù)量及位置與所述錨管內(nèi)層上的所述出漿孔一一對(duì)應(yīng)。

8、所述玻璃鋼光固化棒由透光玻璃鋼制成。

9、所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)由嵌套在一起的通風(fēng)結(jié)構(gòu)內(nèi)層和通風(fēng)結(jié)構(gòu)外層組成；所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)內(nèi)層與所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)外層之間設(shè)有i型通風(fēng)結(jié)構(gòu)內(nèi)外層連接板；所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)內(nèi)層一端露出所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)外層，另一端相對(duì)縮入所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)外層；所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)內(nèi)層的外露端設(shè)有所述無(wú)動(dòng)力風(fēng)帽。

10、所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)內(nèi)層為圓柱狀鋼管，其內(nèi)部體積與所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)內(nèi)層的外壁與所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)外層的內(nèi)壁之間的體積相等。

11、所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)外層為帶有齒狀結(jié)構(gòu)的鋼管，其外部尺寸與所述玻璃鋼光固化棒的尺寸相等。

12、如上所述的基于光固化材料治理熱融災(zāi)害的快速錨固裝置的施工方法，包括以下步驟：

13、⑴通過(guò)遙感影像判斷可能發(fā)生熱融災(zāi)害并危及凍土工程安全運(yùn)營(yíng)的災(zāi)害體，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察，預(yù)判潛在熱融災(zāi)害的體量，確定光固化錨固裝置、無(wú)動(dòng)力風(fēng)帽的尺寸，并進(jìn)行該快速錨固裝置施工圖設(shè)計(jì)；

14、⑵根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在工廠(chǎng)制作玻璃鋼光固化棒；錨管內(nèi)層的內(nèi)徑與玻璃鋼光固化棒相等；錨管出漿孔的寬度與注漿槽寬度一致；根據(jù)玻璃鋼光固化棒的尺寸確定通風(fēng)結(jié)構(gòu)的尺寸；待上述構(gòu)件制作完成后，將其組裝備用；

15、⑶按照施工設(shè)計(jì)圖要求，在潛在熱融災(zāi)害場(chǎng)地進(jìn)行鉆孔定位，并根據(jù)光固化錨固裝置的設(shè)計(jì)尺寸，進(jìn)行鉆孔；

16、⑷完成預(yù)定位置的鉆孔鉆設(shè)后，將組裝完成的光固化錨固裝置安裝到相應(yīng)的鉆孔，利用注漿裝置通過(guò)玻璃鋼光固化棒上設(shè)置的注漿槽向光固化錨固裝置內(nèi)部壓力注入光固化材料；

17、⑸注漿過(guò)程中，一部分光固化材料通過(guò)錨管出漿孔進(jìn)入災(zāi)害體內(nèi)部形成漿固層，另一部分光固化材料通過(guò)錨管出漿孔進(jìn)入錨管內(nèi)層和錨管外層之間的夾層，在壓力作用下，錨管內(nèi)外層連接板由s型變?yōu)閕型，促使錨管外層直徑擴(kuò)大；

18、⑹待注漿壓力達(dá)到設(shè)定閾值后，向設(shè)置在玻璃鋼光固化棒內(nèi)的紫外線(xiàn)燈通電，在紫外線(xiàn)作用下，促使光固化錨固裝置內(nèi)的光固化材料快速凝固，然后將光固化錨固裝置內(nèi)部的玻璃鋼光固化棒替換為通風(fēng)結(jié)構(gòu)；

19、⑺利用墊板和錨具將光固化錨固裝置預(yù)緊、錨定；在通風(fēng)結(jié)構(gòu)內(nèi)層外露端安裝無(wú)動(dòng)力風(fēng)帽，完成施工。

20、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

21、1、本發(fā)明將現(xiàn)有技術(shù)中的普通注漿材料替換為光固化材料，并在光固化錨固裝置內(nèi)部設(shè)置帶有紫外線(xiàn)燈的透光玻璃鋼光固化棒，可以通過(guò)紫外線(xiàn)照射促使光固化錨固裝置內(nèi)的光固化材料快速凝固，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速錨固，使本發(fā)明的光固化錨固裝置具備突出的應(yīng)急能力。

22、2、本發(fā)明中將光固化錨固裝置設(shè)計(jì)為雙層錨管結(jié)構(gòu)，在錨管內(nèi)層和錨管外層之間設(shè)置s型錨管內(nèi)外層連接板，注漿過(guò)程中，在壓力作用下，促使錨管內(nèi)外層連接板拉伸變直，使得錨管外層直徑擴(kuò)大，提高了其錨固能力。

23、3、本發(fā)明中的玻璃鋼光固化棒和通風(fēng)結(jié)構(gòu)分階段作用，通風(fēng)結(jié)構(gòu)使得該光固化錨固裝置具備了通風(fēng)冷卻能力，強(qiáng)化了災(zāi)害體內(nèi)部與外界之間的熱交換能力，實(shí)現(xiàn)了熱融災(zāi)害治理。

24、4、本發(fā)明實(shí)用性強(qiáng)、易于實(shí)施。

技術(shù)特征：

1.基于光固化材料治理熱融災(zāi)害的快速錨固裝置，其特征在于：該裝置包括穿過(guò)滑移面（3）設(shè)置在災(zāi)害體（1）內(nèi)部的光固化錨固裝置（2）；所述光固化錨固裝置（2）的周?chē)ㄟ^(guò)壓力注漿形成漿固層（4）；所述光固化錨固裝置（2）的露出端且緊貼所述災(zāi)害體（1）處設(shè)有墊板（5）和錨具（6）；所述光固化錨固裝置（2）為雙層錨管結(jié)構(gòu)，且錨管內(nèi)層（11）和錨管外層（12）上開(kāi)設(shè)有均勻分布的錨管出漿孔（10）；所述錨管內(nèi)層（11）和所述錨管外層（12）之間設(shè)有s型錨管內(nèi)外層連接板（13）；所述錨管內(nèi)層（11）內(nèi)部裝配帶有齒狀結(jié)構(gòu)的玻璃鋼光固化棒（8），該玻璃鋼光固化棒（8）內(nèi)設(shè)有紫外線(xiàn)燈（18），表面設(shè)有注漿槽（9）；在所述漿固層（4）光固化結(jié)束后，利用帶有無(wú)動(dòng)力風(fēng)帽（7）的通風(fēng)結(jié)構(gòu)（14）替換所述玻璃鋼光固化棒（8）。

2.如權(quán)利要求1所述的基于光固化材料治理熱融災(zāi)害的快速錨固裝置，其特征在于：所述漿固層（4）由光固化材料壓力注漿后，通過(guò)所述紫外線(xiàn)燈（18）照射固化形成。

3.如權(quán)利要求1所述的基于光固化材料治理熱融災(zāi)害的快速錨固裝置，其特征在于：所述錨管出漿孔（10）沿所述錨管內(nèi)層（11）和所述錨管外層（12）管壁周?chē)鶆蚍植?，且沿所述錨管內(nèi)層（11）和所述錨管外層（12）的長(zhǎng)度方向間斷布置；所述錨管內(nèi)層（11）上所述錨管出漿孔（10）的數(shù)量是所述錨管外層（12）上所述錨管出漿孔（10）的兩倍。

4.如權(quán)利要求1所述的基于光固化材料治理熱融災(zāi)害的快速錨固裝置，其特征在于：所述錨管內(nèi)外層連接板（13）為s型鋼制薄板，且沿所述錨管內(nèi)層（11）周?chē)鶆蛟O(shè)置；兩個(gè)相鄰的所述錨管內(nèi)外層連接板（13）之間包含一個(gè)所述錨管出漿孔（10）。

5.如權(quán)利要求1所述的基于光固化材料治理熱融災(zāi)害的快速錨固裝置，其特征在于：所述紫外線(xiàn)燈（18）與所述注漿槽（9）均沿所述玻璃鋼光固化棒（8）的長(zhǎng)度方向設(shè)置；所述紫外線(xiàn)燈（18）設(shè)置在所述玻璃鋼光固化棒（8）的中心；所述注漿槽（9）的數(shù)量及位置與所述錨管內(nèi)層（11）上的所述出漿孔（10）一一對(duì)應(yīng)。

6.如權(quán)利要求5所述的基于光固化材料治理熱融災(zāi)害的快速錨固裝置，其特征在于：所述玻璃鋼光固化棒（8）由透光玻璃鋼制成。

7.如權(quán)利要求1所述的基于光固化材料治理熱融災(zāi)害的快速錨固裝置，其特征在于：所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)（14）由嵌套在一起的通風(fēng)結(jié)構(gòu)內(nèi)層（15）和通風(fēng)結(jié)構(gòu)外層（16）組成；所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)內(nèi)層（15）與所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)外層（16）之間設(shè)有i型通風(fēng)結(jié)構(gòu)內(nèi)外層連接板（17）；所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)內(nèi)層（15）一端露出所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)外層（16），另一端相對(duì)縮入所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)外層（16）；所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)內(nèi)層（15）的外露端設(shè)有所述無(wú)動(dòng)力風(fēng)帽（7）。

8.如權(quán)利要求7所述的基于光固化材料治理熱融災(zāi)害的快速錨固裝置，其特征在于：所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)內(nèi)層（15）為圓柱狀鋼管，其內(nèi)部體積與所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)內(nèi)層（15）的外壁與所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)外層（16）的內(nèi)壁之間的體積相等。

9.如權(quán)利要求7所述的基于光固化材料治理熱融災(zāi)害的快速錨固裝置，其特征在于：所述通風(fēng)結(jié)構(gòu)外層（16）為帶有齒狀結(jié)構(gòu)的鋼管，其外部尺寸與所述玻璃鋼光固化棒（8）的尺寸相等。

10.如權(quán)利要求1所述的基于光固化材料治理熱融災(zāi)害的快速錨固裝置的施工方法，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于光固化材料治理熱融災(zāi)害的快速錨固裝置，該裝置包括穿過(guò)滑移面設(shè)置在災(zāi)害體內(nèi)部的光固化錨固裝置。光固化錨固裝置的周?chē)ㄟ^(guò)壓力注漿形成漿固層；光固化錨固裝置的露出端且緊貼災(zāi)害體處設(shè)有墊板和錨具；光固化錨固裝置為雙層錨管結(jié)構(gòu)，且錨管內(nèi)層和錨管外層上開(kāi)設(shè)有均勻分布的錨管出漿孔；錨管內(nèi)層和錨管外層之間設(shè)有S型錨管內(nèi)外層連接板；錨管內(nèi)層內(nèi)部裝配帶有齒狀結(jié)構(gòu)的玻璃鋼光固化棒，該玻璃鋼光固化棒內(nèi)設(shè)有紫外線(xiàn)燈，表面設(shè)有注漿槽；在漿固層光固化結(jié)束后，利用帶有無(wú)動(dòng)力風(fēng)帽的通風(fēng)結(jié)構(gòu)替換玻璃鋼光固化棒。本發(fā)明利用紫外線(xiàn)照射光固化材料快速凝固的特性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速錨固，具備了熱融災(zāi)害的應(yīng)急處置能力。

技術(shù)研發(fā)人員：鞠鑫,牛富俊,羅京,高澤永,尹國(guó)安
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10