[發明專利]錨桿綜合力學性能的快速測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201210115110.3
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN102636397A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 秦清平;劉鵬;劉晉生;張宙峰
• 申請（專利權）人: 山西潞安環保能源開發股份有限公司
• 主分類號: G01N3/22
• 分類號: G01N3/22
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔雪花

技術領域

本發明錨桿綜合力學性能的快速測試裝置及方法，屬于錨桿檢測裝置技術領域。?

背景技術

錨桿支護，作為一項先進的主動支護技術，已經在煤礦井巷支護中得到了廣泛應用。?

為了確保安全，在錨桿支護工程施工之前，采用適當的方法對錨桿支護材料進行全面檢測，確保其質量性能符合相關支護設計及相關標準的要求，是一項十分重要的工作。?

?目前，評價錨桿質量性能的基本方法，是根據相關標準，采用多種方法和儀器，對錨桿及其配套部件、材料的各項質量指標分別進行檢測，然后根據單項指標的檢測結果，對錨桿質量是否合格進行評價。以煤礦使用最多的樹脂螺紋鋼錨桿為例，質量檢測的基本方法是根據MT/T146.1及MT/T146.2標準，對錨桿的錨固力、桿體力學性能(屈服強度、破斷強度、斷后延伸率)、尾部螺紋承載力、托盤承載力、錨固劑物理化學性能等指標分別進行測試，然后通過測試結果對錨桿和錨固劑的質量性能分別進行評價。?

但在一般工程設計和施工管理中，以上評價錨桿質量性能的基本方法，以下稱為“標準方法”，存在下列不足。?

1、“標準方法”的檢測結果不能直觀地反映錨桿的綜合性能。?

“標準方法”的檢測對象，實質上是組成錨桿的材料和配件，并不是錨桿整體。而實際工程設計和施工管理過程中，技術人員更為關注的問題是錨桿整體的綜合性能，并不是錨桿的材料和配件本身的質量。事實上，錨桿是一個由桿體、頭部承載組件(化學錨固劑或機械錨固頭)、尾部承載組件(托盤及螺母等)共同組成的一個復合承載體系。這個承載體系的綜合性能，不僅與組成體系的材料、配件本身的性能指標有關，而且與這些材料、配件的性能指標是否能夠良好地匹配有關。由于實際情況的復雜性，根據錨桿材料、配件的單向性能指標，很難通過簡單方法精確推算出錨桿整體的綜合性能指標。因此，通過分別檢測錨桿材料和配件的單向性能來評價錨桿總體質量性能的方法，是不完善、不科學的。有必要探索可直接檢測錨桿整體性能的新方法。?

2、“標準方法”的檢測項目多，工作量大，周期長?。?

根據“標準方法”檢測錨桿，需要將全長錨桿截割為錨頭(錨固段)、桿體(中段)和尾部螺紋段三段，然后采用不同的裝備和方法，分別檢測錨頭(錨固段)的錨固力、桿體三項力學性能(屈服強度、破斷強度、斷后延伸率)及尾部螺紋承載力。必要時，還需要對錨固劑的物理、化學性能(凝膠時間、膠泥稠度、試塊抗壓強度等)。通常情況下，檢測一套錨桿樣品，需要2～3人協同作業2～3個工作日，才能提交檢測結果。這顯然無法滿足實際工程中對大量錨桿按比例抽樣檢測的要求。因此，有必要探索可快速檢測錨桿整體性能的新方法。?

3、“標準方法”缺少錨桿整體預緊扭矩和延伸能力特性的檢測項目。?

（1）預應力錨桿的實際支護效果，很大程度上取決于錨桿在安裝時是否產生了足夠的軸向預緊力(即初始張拉力)。由于生產工藝的分散性，相同材質、不同規格的錨桿，或者相同規格、不同材質的錨桿，甚至相同材質、相同規格的錨桿，按照相同的扭矩預緊加載螺母，其桿體產生的實際軸向預緊力，可能會有較大的差別。為了準確地判斷錨桿的加載螺母在預緊到規定的扭矩值時，桿體的實際軸向預緊力是否達到規定值，或者反言之，為了保證桿體的軸向預緊力達到規定值，至少應對加載螺母施加多大的預緊扭矩值，就有必要對錨桿的預緊扭矩特性(即螺母預緊扭矩與桿體軸向預緊力之間的對應關系)進行量化測試。因此，有必要探索可測試錨桿螺母預緊扭矩特性的新方法。而目前的“標準方法”無此檢測項目。?

(2)?錨桿在承載過程中，如果桿體實際承受的軸向載荷超過一定限度，桿體應能產生一定的軸向延伸，通過適當“讓壓”，避免出現自身出現先期破壞而失去支護能力的問題。因此，現代錨桿支護理論要求錨桿必須有一定的軸向延伸能力。理論研究和實際試驗結果都表明，錨桿的整體延伸能力，并不是只與桿體材料的軸向變形能力有關，也與組成錨桿整體的其它材料、配件的變形能力及其應力——應變特性有關。“標準方法”提供了對錨桿桿體材料軸向延伸能力的測試方法，但沒有提供對錨桿整體延伸能力的測試方法。因此，有必要探索可測試錨桿整體延伸(軸向變形)能力的新方法。?

出現上述問題的根本原因，是業界目前還沒有可對錨桿綜合性能進行快速測試的適用方法和專用裝備。因此，如果能夠研制出一種可對全長錨桿的綜合性能直接進行整體測試的適用方法和專用裝備，則檢測工作就可以大大簡化，且測試結果能夠更準確、更全面地反應錨桿的實際性能，為工程設計和施工管理提供可靠的依據。?

發明內容