[發明專利]深部圍巖錨固性能多功能試驗機

有效

• 申請號: 201210108853.8
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN102621010A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 王漢鵬;李術才;張慶松;李海燕;李建明;李為騰
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭華清

技術領域

本發明涉及一種在礦山、能源、水電、交通、國防等深部地下工程領域的圍巖錨固性能試驗研究中應用的一種深部圍巖錨固性能多功能試驗機。

背景技術

隨著國家經濟發展和基本建設推進，礦山、能源、水電、交通、國防等深部地下工程越來越多。目前，隨著錨桿技術的推廣應用，深部巖土工程圍巖的支護基本采用錨桿錨索支護技術，特別是深部礦山工程采用錨網索噴注等耦合支護技術。錨桿錨索的工程使用量非常大，而錨桿、錨索的錨固性能關系到工程的安全，因此，深部圍巖錨固機理及參數設計非常重要。由于深部圍巖的物理力學特性的復雜性，特別對于深部軟巖，其變形破壞機理至今還有爭議。錨桿錨索支護圍巖的加固機理仍停留在定性上，如何定量的研究確定圍巖錨固的效果是值得深入研究的課題。由于理論和數值方法的局限性，還不能定量的確定錨桿、錨索支護的相關參數，工程中大多采用類比法，其準確性欠佳。如何應用實驗裝置系統進行深入研究圍巖變形破壞及錨固機理是本發明的目的。

目前錨桿錨索的現場檢測主要以拉拔力試驗為主，同時配合圍巖變形及支護內力的監測。在實驗室內主要以單獨測試錨桿、錨索試驗為主。相關錨桿、錨索錨固性能測試試驗機的研究現狀如下：

(1)申請號為87217157的中國專利公開了一種錨桿試驗裝置，該試驗裝置在導桿和絲桿中套有彈簧、彈簧板及調節螺母，并根據圍巖變形規律及所做的錨桿試驗適當調整調節螺母及固定錨桿試件用的限位卡，即可做出符合圍巖變形規律的各類錨桿試驗。該裝置可做全長錨固錨桿試驗、局部錨固錨桿試驗、端錨固錨桿試驗、超塑限伸長錨桿試驗及其他類別的錨桿試驗，但無法進行錨桿、錨索拉伸剪切綜合試驗、大型裂隙巖體錨固性能試驗等。對地下工程來說，隨著開挖的進行，圍巖不僅承受水平地應力的作用還要受到垂直地應力的作用，作用在錨桿、錨索上的力既有拉伸力又有剪切力，而且圍巖當中也存在著發育程度不同的裂隙。

(2)申請號為200810249631.1的中國專利公開了一種錨固體流變拉拔裝置及試驗方法。該試驗裝置是在流變試驗機的頂部安裝一個拉力傳感器，在主機受力柱底端和主機油缸頂端安裝兩個連接構建，通過上下兩個連接構件與錨固試驗件連接。該試驗裝置只能進行錨固體的拉拔試驗，不能進行不同組合方式受力變形耦合試驗。對于地下工程來講，不同的地質結構往往需要不同的支護組合方式。

(3)申請號為200820060577.1的中國專利公開了一種微機控制靜載錨固試驗機，組成部分包括主機、沙墻車體、微機控制電液伺服系統。該試驗機只能進行靜載錨固性能的檢測，不能模擬真實地應力場的支護錨固性能。對于地下工程來講，圍巖周圍的地應力是隨著時間不斷變化著的。

(4)申請號為200820232849.1的中國專利公開了一種錨固體流變拉拔試驗裝置，它是在流變試驗機的頂部設置一個拉力傳感器，中間部分為錨固體及其連接構件，底部油缸向下行程實施拉力，拉拔力大小及作用時間由油缸進回油系統控制，拉力傳感器記錄錨固體所受拉拔力的大小。該試驗裝置只能進行拉拔力試驗，不能進行其他試驗。隨著地下工程的發展，僅僅測試錨桿、錨索的拉拔力已經不能滿足實際工程的需要。

(5)申請號為201020535350.5的中國專利公開了一種靜載錨固性能測試裝置，該裝置包括：主機架、千斤頂、力值檢測器、位移傳感器和控制顯示器。該試驗裝置只能進行簡單的靜載錨固性能試驗，不能進行錨桿、錨索聯合錨固性能試驗。實際的地下工程支護當中往往會采用錨桿、錨索的聯合支護。

目前的錨固性能測試裝置均為單一的錨桿錨索實驗裝置，功能單一，沒有考慮圍巖的作用，特別是錨桿、錨索及支護構件與圍巖錨固體的耦合作用。

本發明就是為了克服現有錨固性能實驗裝置的不足，研制的專門用于深部圍巖錨固實驗研究的多功能實驗系統。系統可以實現深部圍巖錨固性能多功能試驗，主要包括錨桿、錨索錨固性能的檢測試驗、支護組合構件受力性能試驗、圍巖與錨桿錨索耦合受力變形試驗及和圍巖錨固體變形破壞耦合試驗，能給出荷載-位移試驗曲線，具有整體結構緊湊穩定、自動化程度和試驗精度高、試驗功能豐富、操作簡單方便等優點。

發明內容

本發明的目的就是為了解決現有技術的錨固性能實驗裝置存在的功能單一，沒有考慮圍巖的作用，特別是錨桿、錨索及支護構件與圍巖錨固體的耦合作用，只能進行簡單的靜載錨固性能試驗，不能進行錨桿、錨索聯合錨固性能試驗的問題；提供一種深部圍巖錨固性能多功能試驗機；能夠更真實地反映地下工程圍巖變形規律，并更有效地模擬地下洞室圍巖破裂變形條件下支護，實現錨桿、錨索等支護結構錨固性能測試的多功能試驗裝置。