1.一种内嵌式分级恒阻抗剪大变形锚固装置,包括位于钢绞线锚索体(4)外露段的孔口锚索锁具(7),其特征在于:还包括设在锚索孔(2)孔口段的塑料内导向管(13)和套装于塑料内导向管(13)外部的金属保护套筒(5),塑料内导向管(13)和金属保护套筒(5)之间依次充填有I、II、III级屈服荷载不同的弹塑性可压缩材料(6),所述的金属保护套筒(5)的前端设有固定端头(11),金属保护套筒(5)的后端设有盖板(12)和金属垫板(10)。
2.一种使用权利要求1所述装置的内嵌式分级恒阻抗剪大变形锚固方法,包括在围岩(1)中钻孔径与钢绞线直径匹配的锚索孔(2);在围岩(1)中锚索孔(2)的孔口段钻与金属保护套筒直径匹配的扩大孔(3);其特征在于:将内嵌式分级恒阻抗剪大变形锚固装置安设在扩大孔(3)中, 即将钢绞线锚索体(4)穿过金属保护套筒(5)与塑料内导向管(13),弹塑性材料层(6)按I、II、III级屈服荷载设置在塑料内导向管(13)与金属保护套筒(5)之间,塑料内导向管(13)通过固定端头(11)固定在金属保护套筒(5)上,采用盖板(12)将塑料内导向管(13)端口封闭以防止弹塑性可压缩材料(6)的挤压从孔口外露,通过塑料垫片(9)、金属垫板(10)及孔口锚索锁具(7)固定该装置和施加预紧力,金属垫板(8)安装固定在金属保护套筒(5)的端部,并施加预紧力,形成有效锚固结构;
当锚索体中轴向拉应力低于弹塑性可压缩材料(6)的弹性极限时,整体锚固结构仅产生弹性变形;
当轴向拉力达到弹塑性可压缩材料的弹性极限后,弹塑性可压缩材料(6)可产生较大的塑性压缩变形,这样在轴向拉力不提高的情况下,可产生较大变形,以适应围岩大变形的需要,从而使锚固结构实现整体让压作用。
3.根据权利要求2所述的内嵌式分级恒阻抗剪大变形锚固方法,其特征在于:所述I、II、III级屈服荷载根据不同状态下围岩变形与承载的需要确定,一般取锚索设计锚固力值的60%、75%和90%。