[發明專利]動靜荷載下圍巖及錨固體力學響應試驗裝置

有效

• 申請號: 201510873553.2
• 申請日: 2015-12-02
• 公開（公告）號: CN105445088B
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 張傳慶;崔國建;周輝;胡大偉;朱勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 陳衛

本發明涉及動靜荷載下圍巖及錨固體力學響應試驗裝置，包括框架和位于框架內的圓弧形通道，圓弧形通道下方設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的左側通道和右側通道，試樣通道上方設有頂端限定板，頂端限定板外側設有沖擊荷載加載裝置左側通道和右側通道內分別設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。本發明可以準確模擬圍巖及錨固體實際工作環境，還可直觀觀察和測試靜載和動載作用下圍巖及錨固體破裂演化過程。

技術領域

本發明涉及動靜荷載下圍巖及錨固體力學響應試驗裝置。

背景技術

巖石地下工程開挖后洞壁圍巖切向應力升高，徑向應力降低，應力差增大導致圍巖破裂破壞，由于巖體介質的復雜性，在隧洞不同部位圍巖破裂演化過程尚未清楚，受復雜地質條件影響及施工因素干擾，現場測試技術尚無法很好揭示這一問題，而室內常規三軸和真三軸試驗的對象僅僅為受力狀態均勻且相對微小的立方塊體，現有模型試驗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，錨固技術是抑制圍巖破裂、提高圍巖強度的最主要措施，是一種對原巖擾動小、施工速度快、安全可靠同時又經濟有效的加固技術，在水利水電、鐵路交通、城市建設、地下工程、國防建設、采礦工程等行業中得到廣泛的應用，并獲得巨大的成功，取得良好的經濟效益和社會效益。然而，錨桿設計理論仍不完善，錨桿設計仍依賴經驗，關鍵原因是錨桿的增韌止裂作用機制和效果評估仍缺乏可靠的試驗依據，現有廣泛應用的錨桿拉拔試驗、錨桿加固體三軸或雙軸試驗均與錨固體實際受力狀態相差甚遠，造成錨固體失穩破壞機理和錨桿支護效果評估的認識偏差，由此導致已建立的錨固體破壞模型與工程實際不符。

除圍巖破裂外，動力沖擊破壞(如巖爆)是地下工程中最劇烈、破壞性最大的災害形式，然而目前對其致災機理和錨桿支護防沖擊工作機制的揭示仍缺乏有效手段，當前的巖爆模擬試驗仍以巖塊靜載壓縮或突然卸荷試驗為主，無法模擬動力沖擊作用誘發巖爆的過程，現有錨桿沖擊試驗仍是錨桿靜載拉拔試驗的擴展，與錨桿實際工作環境相差甚遠，試驗結果的支撐作用有限。

綜上，準確模擬圍巖及錨固體實際工作環境，直觀觀察和測試靜載和動載作用下圍巖及錨固體破裂演化過程對于深入揭示圍巖及錨固體破壞機理，建立符合實際的破壞分析模型和設計理論和方法，最大限度地發揮錨桿系統的主動支護能力，對于巖土工程加固技術與理論的發展具有重要科學意義和工程應用價值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供可以準確模擬圍巖及錨固體實際工作環境且可直觀觀察和測試靜載和動載作用下圍巖及錨固體破裂演化過程的動靜荷載下圍巖及錨固體力學響應試驗裝置。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：包括框架和位于所述框架內的圓弧形通道，所述框架的底部設有底部支撐板，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的左側通道和右側通道，所述試樣通道與底部支撐板之間為可設置錨桿的中空區域，所述試樣通道上方設有頂端限定板，所述頂端限定板外側上方設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，所述左側通道和右側通道內分別設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，可以真實地模擬圍巖及錨固體實際工作環境，試樣通道上方的沖擊荷載加載裝置可以模擬動力沖擊作用誘發巖爆的過程，準確模擬圍巖及錨固體實際工作環境，直觀觀察和測試靜載和動載作用下圍巖及錨固體破裂演化過程對于深入揭示圍巖及錨固體破壞機理。

進一步，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。