[發(fā)明專利]動(dòng)靜荷載下圍巖及錨固體力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510873553.2
• 申請(qǐng)日: 2015-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN105445088B
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張傳慶;崔國(guó)建;周輝;胡大偉;朱勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01N3/00
• 分類號(hào): G01N3/00
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 陳衛(wèi)

本發(fā)明涉及動(dòng)靜荷載下圍巖及錨固體力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)裝置，包括框架和位于框架內(nèi)的圓弧形通道，圓弧形通道下方設(shè)有用于支撐圓弧形通道的下支撐板支撐，下支撐板下端連接底部支撐板，圓弧形通道包括位于圓弧中間的試樣通道和位于試樣通道左右兩側(cè)的左側(cè)通道和右側(cè)通道，試樣通道上方設(shè)有頂端限定板，頂端限定板外側(cè)設(shè)有沖擊荷載加載裝置左側(cè)通道和右側(cè)通道內(nèi)分別設(shè)有左傳力板和右傳力板，左傳力板的右端和右傳力板的左端分別連接試樣通道的左端和右端，左傳力板的左端和右傳力板的右端分別連接有左加載裝置和右加載裝置。本發(fā)明可以準(zhǔn)確模擬圍巖及錨固體實(shí)際工作環(huán)境，還可直觀觀察和測(cè)試靜載和動(dòng)載作用下圍巖及錨固體破裂演化過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動(dòng)靜荷載下圍巖及錨固體力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

巖石地下工程開挖后洞壁圍巖切向應(yīng)力升高，徑向應(yīng)力降低，應(yīng)力差增大導(dǎo)致圍巖破裂破壞，由于巖體介質(zhì)的復(fù)雜性，在隧洞不同部位圍巖破裂演化過程尚未清楚，受復(fù)雜地質(zhì)條件影響及施工因素干擾，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試技術(shù)尚無法很好揭示這一問題，而室內(nèi)常規(guī)三軸和真三軸試驗(yàn)的對(duì)象僅僅為受力狀態(tài)均勻且相對(duì)微小的立方塊體，現(xiàn)有模型試驗(yàn)也以全尺度隧洞開挖為主，難以觀察圍巖破壞演化過程。

另外，錨固技術(shù)是抑制圍巖破裂、提高圍巖強(qiáng)度的最主要措施，是一種對(duì)原巖擾動(dòng)小、施工速度快、安全可靠同時(shí)又經(jīng)濟(jì)有效的加固技術(shù)，在水利水電、鐵路交通、城市建設(shè)、地下工程、國(guó)防建設(shè)、采礦工程等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，并獲得巨大的成功，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。然而，錨桿設(shè)計(jì)理論仍不完善，錨桿設(shè)計(jì)仍依賴經(jīng)驗(yàn)，關(guān)鍵原因是錨桿的增韌止裂作用機(jī)制和效果評(píng)估仍缺乏可靠的試驗(yàn)依據(jù)，現(xiàn)有廣泛應(yīng)用的錨桿拉拔試驗(yàn)、錨桿加固體三軸或雙軸試驗(yàn)均與錨固體實(shí)際受力狀態(tài)相差甚遠(yuǎn)，造成錨固體失穩(wěn)破壞機(jī)理和錨桿支護(hù)效果評(píng)估的認(rèn)識(shí)偏差，由此導(dǎo)致已建立的錨固體破壞模型與工程實(shí)際不符。

除圍巖破裂外，動(dòng)力沖擊破壞(如巖爆)是地下工程中最劇烈、破壞性最大的災(zāi)害形式，然而目前對(duì)其致災(zāi)機(jī)理和錨桿支護(hù)防沖擊工作機(jī)制的揭示仍缺乏有效手段，當(dāng)前的巖爆模擬試驗(yàn)仍以巖塊靜載壓縮或突然卸荷試驗(yàn)為主，無法模擬動(dòng)力沖擊作用誘發(fā)巖爆的過程，現(xiàn)有錨桿沖擊試驗(yàn)仍是錨桿靜載拉拔試驗(yàn)的擴(kuò)展，與錨桿實(shí)際工作環(huán)境相差甚遠(yuǎn)，試驗(yàn)結(jié)果的支撐作用有限。

綜上，準(zhǔn)確模擬圍巖及錨固體實(shí)際工作環(huán)境，直觀觀察和測(cè)試靜載和動(dòng)載作用下圍巖及錨固體破裂演化過程對(duì)于深入揭示圍巖及錨固體破壞機(jī)理，建立符合實(shí)際的破壞分析模型和設(shè)計(jì)理論和方法，最大限度地發(fā)揮錨桿系統(tǒng)的主動(dòng)支護(hù)能力，對(duì)于巖土工程加固技術(shù)與理論的發(fā)展具有重要科學(xué)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供可以準(zhǔn)確模擬圍巖及錨固體實(shí)際工作環(huán)境且可直觀觀察和測(cè)試靜載和動(dòng)載作用下圍巖及錨固體破裂演化過程的動(dòng)靜荷載下圍巖及錨固體力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)裝置。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：包括框架和位于所述框架內(nèi)的圓弧形通道，所述框架的底部設(shè)有底部支撐板，所述圓弧形通道包括位于圓弧中間的試樣通道和位于所述試樣通道左右兩側(cè)的左側(cè)通道和右側(cè)通道，所述試樣通道與底部支撐板之間為可設(shè)置錨桿的中空區(qū)域，所述試樣通道上方設(shè)有頂端限定板，所述頂端限定板外側(cè)上方設(shè)有沖擊荷載加載裝置，所述沖擊荷載加載裝置在頂端限定板的頂端提供自上向下的沖擊荷載，所述左側(cè)通道和右側(cè)通道內(nèi)分別設(shè)有左傳力板和右傳力板，所述左傳力板的右端和右傳力板的左端分別連接所述試樣通道的左端和右端，所述左傳力板的左端和右傳力板的右端分別連接有左加載裝置和右加載裝置。

本發(fā)明的有益效果是：左加載裝置和右加載裝置分別能為試樣提供靜加載力，該加載力是沿圓弧形通道的方向的，可以真實(shí)地模擬圍巖及錨固體實(shí)際工作環(huán)境，試樣通道上方的沖擊荷載加載裝置可以模擬動(dòng)力沖擊作用誘發(fā)巖爆的過程，準(zhǔn)確模擬圍巖及錨固體實(shí)際工作環(huán)境，直觀觀察和測(cè)試靜載和動(dòng)載作用下圍巖及錨固體破裂演化過程對(duì)于深入揭示圍巖及錨固體破壞機(jī)理。

進(jìn)一步，所述沖擊荷載加載裝置包括中空的軸套、位于所述軸套內(nèi)的電磁鐵和由磁性金屬制成的沖擊配重塊，所述電磁鐵可吸引配重塊致使配重塊與電磁鐵貼緊。