[發(fā)明專利]一種適用于錨固循環(huán)拉伸、動載拉伸測試的實驗裝置

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• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107761788A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設計）人: 馮曉巍;魏群;張農(nóng)
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

本發(fā)明公開了一種適用于錨固循環(huán)拉伸、動載拉伸測試的實驗裝置，主要有上下兩個承壓單元組成；所述上承壓單元包括從上而下依次連接的頂部承壓盤、第一立杠、底部受載基底；所述第一立杠設置有兩個，且對稱分布；所述下承壓單元包括從下而上依次連接有底部承壓盤、第二立杠、頂部受載基底；所述第二立杠設置有兩個，且對稱分布。通過該實驗裝置，可以將鋼管和錨桿組成的錨固系統(tǒng)置于內部，從而將加載于頂部承壓盤和底部承壓盤之間的壓縮載荷轉換為拉伸載荷；可實現(xiàn)循環(huán)載荷或者動載載荷下的錨固系統(tǒng)拉伸測試。其經(jīng)濟成本低、技術效果明顯、測試精確度高，可為錨桿支護系統(tǒng)在循環(huán)(動載)載荷下的疲勞特性研究提供相應的解決方案。

技術領域

本發(fā)明涉及一種適用于錨固循環(huán)拉伸、動載拉伸測試的實驗裝置，屬于力學分析及測試技術領域。

背景技術

錨桿支護系統(tǒng)在巖土、邊坡、煤礦支護、水利工程等領域有著廣泛的應用。在錨桿支護質量和錨桿性能評價方面，有著各類的技術規(guī)程和檢測方案，比如錨桿靜力拉拔試驗、錨固質量無損檢測方案、抗剪切試驗、工程現(xiàn)場拉拔測試等等。

其中在實驗室內開展較多的為錨固拉拔試驗，此類實驗多用混凝土或者鋼管模擬工程巖體。當所采用的介質為混凝土時，錨桿在鉆機帶動下旋入混凝土試塊中或者插入預先設置的鉆孔中，而后二者之間的空隙被錨固劑所填滿，錨桿桿體和鉆孔膠結形成錨固測試系統(tǒng)。當所采用的介質為鋼管時，錨桿在鉆機帶動下旋入鋼管中，二者隨后被鋼管內部預置的錨固劑膠結形成錨固系統(tǒng)，或者采用后灌漿手段將二者黏結為整體錨固系統(tǒng)。

在上述提及的室內錨固系統(tǒng)測試方案中，所制備成形的錨固系統(tǒng)最后需要開展破壞性測試。在傳統(tǒng)的測試方案中，如果采用的介質為混凝土，那么破壞性的拉拔測試可采用錨桿拉拔測試儀，也可以采用大型拉拔(剪切)設備；如果采用的是鋼管，那么相關的破壞性拉拔測試可采用電液伺服試驗機。對于后者，錨桿-鋼管錨固系統(tǒng)被夾持在試驗機上，夾持端分別為錨桿端和鋼管端。而鋼管端的夾持多采用特定方案以去除對內部錨桿的夾持應力，避免造成近錨桿單一拉拔的情形。通過設定特定的加載速度和破壞檢測閾值，錨桿最終從鋼管中拔出，最后分析破壞形式，擬合拉拔力-位移曲線，得出錨固系統(tǒng)特定的力學性能。這種測試方案可用以優(yōu)化特定形式的錨固方案，或改進錨桿(錨固材料)的力學性能。

鋼管-錨桿組合形式的錨固測試系統(tǒng)在國內外研究機構都有廣泛的應用，比如德國埃森研究院、澳大利亞的CIRSO研究院、中國的煤炭科學研究總院都曾應用這一方案來檢測評價錨桿支護系統(tǒng)的性能。然而受制于實驗設備的限制，這一方案只能用于靜力拉拔測試，對循環(huán)(動載)載荷拉拔測試則顯得力不從心。在巖土領域，循環(huán)(動載)載荷的相關研究較為常見，但是通常開展的研究工作都是針對巖體，比如單軸循環(huán)(動載)載荷下巖石試樣的滯回環(huán)特性、記憶特性、流變特性等，比如霍普金森桿沖擊試驗。但是這類測試多局限于單軸(三軸)壓縮測試，極少涉及到拉伸循環(huán)測試。對于支護構件而言，相關的循環(huán)(動載)載荷測試就更少了。

對于前文所提及鋼管-錨桿支護系統(tǒng)而言，在實驗室內開展循環(huán)(動載)載荷拉伸測試所面臨的技術難題很大。主要原因是：現(xiàn)行的單(三)軸試驗機的電液伺服加載系統(tǒng)多為拉伸或壓縮測試而設計，在循環(huán)(動載)載荷的施加上，可實現(xiàn)不同頻率、幅度、循環(huán)方式的壓縮循環(huán)(動載)載荷測試。然而在拉伸方面則存在一定的瓶頸，盡管開展單一拉伸測試的技術已經(jīng)相對成熟，但是高頻循環(huán)(動載)拉伸測試卻無法達到和高頻循環(huán)(動載)壓縮測試一樣的技術水準，多受到一方面或多方面的技術限制。

在巖土領域，循環(huán)(動載)擾動頻現(xiàn)各類工程現(xiàn)場，比如地鐵(鐵路)中列車的往復運行、煤礦巷道中炮掘的頻繁擾動、工程挖掘中鄰近工作面的掘進擾動等等。雖然對巖石(土)的循環(huán)動載荷力學特性已經(jīng)開展了很多的測試分析工作，但是對于支護構件(尤其是錨桿)在循環(huán)動載荷下的力學特性分析所做的研究還不夠，相關的研究測試分析工作很有必要。

發(fā)明內容

為解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于錨固循環(huán)拉伸、動載拉伸測試的實驗裝置，其能夠為實驗室室內鋼管-錨桿錨固系統(tǒng)的循環(huán)或動載載荷拉伸測試提供一定的解決思路。