[實用新型]一種測試錨桿軸向載荷與軸向變形的試驗臺

有效

• 申請號: 201420358378.4
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN204008301U
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 康紅普;吳擁政;楊景賀;林健;呂華文;邵培森;蔡嘉芳
• 申請（專利權）人: 天地科技股份有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 郝瑞剛

技術領域

本實用新型涉及礦山支護技術領域，尤其涉及一種測試錨桿軸向載荷與軸向變形的試驗臺。

背景技術

目前，錨桿支護已成為煤礦巷道安全高效的主要支護方式，在我國煤礦巷道中得到大面積推廣應用。錨桿支護是將錨桿錨固于煤巖體內，擰緊桿尾螺母，對圍巖施加預應力，約束巷道圍巖的變形離層、碎脹與滑移錯動。

錨桿支護施工過程中，安裝托盤擰緊螺母時，在錨桿體內形成初始軸向拉伸載荷，并產生初始軸向變形。錨桿安裝完成后支護過程中，圍巖離層碎脹變形時，錨桿承受的軸向拉伸載荷與軸向變形量增加。此外，圍巖變形引起的鉆孔破壞，影響錨桿錨固段的穩定，甚至造成錨桿在一定軸向載荷作用下沿鉆孔軸向滑動。桿體承受的軸向載荷或軸向變形達到桿體極限承載力或極限變形量，是錨桿最終破壞的主要形式。研究錨桿支護過程承受軸向載荷與軸向變形性能，對深化錨桿支護機理研究，提高錨桿支護可靠性，保證工程安全具有重要意義。

研究錨桿承受軸向荷載與軸向變形性能的方法主要有兩大類：井下試驗與實驗室試驗。

井下試驗測試的錨桿的軸向受力，包括了剪切載荷、彎曲載荷等各種復雜外力作用下，在桿體內形成的總軸向載荷，只能反映錨桿在各種應力綜合作用下形成的總軸向應力或總軸向載荷大小，無法區分實際載荷對錨桿的作用方式及幅度，不能測試圍巖離層碎脹時桿體軸向載荷。因不能取出錨固在圍巖內的錨桿，只能測試巷道圍巖的移近量分析支護區巖層的變形，無法測試錨桿的實際變形。此外，由于井下特殊的環境，一些先進的監測方法與儀器的應用也受到限制，而且能夠監測的錨桿數量有限，代表性不足。

實驗室試驗目前主要依據試驗標準進行錨桿桿體材料試件的拉伸試驗，測試錨桿的軸向承載力和拉伸過程的桿體軸向變形，雖然測試的數據準確，能夠反映錨桿材料的基本力學性能。但是，室內試驗只反映錨桿材料力學指標，無法模擬錨桿支護過程在圍巖離層碎脹時的軸向受力情況，也無法測試出錨桿支護過程的軸向承載力和實際軸向變形。

因此，針對以上不足，需要一種能夠在實驗室內模擬錨桿安裝和工作過程軸向受力與變形的試驗臺。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

本實用新型要解決的技術問題是提供了一種測試錨桿軸向載荷與軸向變形的試驗臺，使得在實驗室內能夠模擬錨桿安裝和工作過程軸向受力變化與變形，并且能夠準確有效地測試出錨桿錨固后的軸向受力與軸向變形過程。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種測試錨桿軸向載荷與軸向變形的試驗臺，該試驗臺包括用于礦山支護的錨桿，該試驗臺還包括工作測試臺、拉伸裝置、驅動機構、負荷傳感器和位移傳感器，所述工作測試臺內設有用于錨固錨桿的鉆孔模型，所述拉伸裝置包括沖擊梁和拉伸頂梁，所述錨桿一端錨固在鉆孔模型內，另一端固定在沖擊梁的端面上；所述拉伸頂梁在驅動機構的帶動下頂推作用于沖擊梁，以使所述錨桿承受軸向拉伸載荷并發生軸向拉伸變形；所述負荷傳感器位于沖擊梁和拉伸頂梁之間，用于測試所述軸向拉伸載荷，所述位移傳感器分別安裝于錨桿的兩端，用于測試所述軸向變形量。

其中，所述驅動機構為兩個油缸，所述油缸通過機架安裝在工作測試臺上，且所述油缸的活塞桿與拉伸頂梁固定連接，用于驅動所述拉伸頂梁沿錨桿的軸向頂推作用于所述沖擊梁上，所述沖擊梁帶動所述錨桿產生軸向拉伸載荷并發生軸向拉伸變形。

其中，所述油缸對稱設置于鉆孔模型的兩側，所述油缸的活塞桿與鉆孔模型的軸線平行。

其中，所述錨桿穿過沖擊梁和拉伸頂梁且錨固于鉆孔模型內，通過螺母、托盤、調心球形墊圈鎖緊于沖擊梁的端面上。

其中，所述錨桿通過錨固劑與構成鉆孔模型的煤巖體物理模型粘結。

其中，所述位移傳感器通過外部支架安裝于錨桿的兩端。

其中，所述位移傳感器的數量為兩個，其中一個所述位移傳感器位于錨桿的鉆孔模型外露端，且與錨桿端面中心處相連；另一個所述位移傳感器位于錨桿的鉆孔模型孔底端，且穿過固定扭矩傳感器中心孔與錨桿端面中心處相連。

(三)有益效果