[發明專利]一種動靜組合載荷下錨桿力學響應測試裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201711145590.7
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107748064B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 劉學生;徐強;譚云亮;范德源;寧建國
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01N3/02;G01N3/10;G01N3/307;G01N3/36
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 段毅凡

本發明公開了一種動靜組合載荷下錨桿力學響應測試裝置及其使用方法，該裝置包括立式機架、靜載加載機構和動載加載機構，所述立式機架的內部設置有待測錨桿，所述待測錨桿的上端與所述立式機架的頂部固定連接，其下端豎直向下延伸，所述靜載加載機構設置在所述立式支架的下部，且與所述待測錨桿的下端相連接，所述靜載加載機構用于對所述待測錨桿施加靜載荷，所述動載加載機構設置在所述靜載加載機構的下方，且用于對所述待測錨桿施加動載荷。本發明實現了動靜組合載荷下待測錨桿的力學響應測試，且靜載荷和動載荷的大小均可人為控制，并能實時調節，同時，本發明測試操作簡單、穩定、可靠，其對深部礦山、隧道等的支護設計等具有重大意義。

技術領域

本發明涉及錨桿力學響應測試裝置技術領域，尤其涉及一種動靜組合載荷下錨桿測試裝置及其使用方法。

背景技術

我國煤炭資源埋深在1000m以下的儲量為2.95萬億噸，約占煤炭資源總量的53％，深部煤層必將成為我國煤炭開采的主戰場。據不完全統計，我國已有超過50對礦井進入千米以下開采，在采掘過程中，盡管采用了更大的支護強度，但片幫、冒頂等事故以及沖擊地壓等動力災害仍明顯增多，嚴重制約著深部煤炭資源安全高效開采。

實踐表明，進入深部開采后，井下動載擾動現象增多、動載荷明顯增大，使巷道圍巖及支護結構實際處于初始靜載荷和動載擾動的耦合作用下(即動靜組合加載)，導致其表現出與淺部明顯不同的力學特性。因此，有必要開展動靜組合載荷下錨桿(索)等支護結構的力學響應研究，為深部礦山工程支護設計及評價等提供科學依據。

現有的錨桿(索)測試設備和方法，多是對錨桿(索)在受純靜載或純動載作用下力學響應的測試，難以獲得錨桿(索)在動靜組合載荷作用下力學特性，而現場工程中，錨桿在受到動載擾動前已承受一定靜載荷，導致測試結果難以為現場提供準確依據。而且，現有測試設備多針對單一粘結型錨桿，在單一錨固方式(即端錨)下的力學性能測試，難以實現不同類型、不同錨固方式下錨桿力學性能的測試，存在明顯的局限性。另外，現有錨桿(索)動載測試設備和方法，多是利用落錘下落，或擺錘自由下擺來沖擊錨桿(索)，以實現錨桿(索)在動載下受力及變形狀態，其中，沖擊能的大小通過重錘的重量和高度或者是擺錘的角度來改變，但是重錘自重、所處高度及擺錘角度等的范圍有限，因而產生沖擊能的大小有限，當錨桿(索)或其他支護體承載能力超出重錘或擺錘所能提供的沖擊能范圍時，將無法獲得支護體精確完整的力學性能數據。因此，有必要對現有裝備和技術進行改進和發展，以實現不同類型、不同錨固方式下的錨桿(索)在動靜組合載荷下力學響應的測試，從而為現場工程提供準確依據。

發明內容

本發明主要是解決現有技術中所存在的技術問題，從而提供一種操作簡單、測試結果準確可靠且動靜載荷可調的動靜組合載荷下錨桿力學響應測試裝置及其使用方法。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

本發明提供的動靜組合載荷下錨桿力學響應測試裝置，其包括由頂板、底板和兩個立板組成的立式機架、靜載加載機構和動載加載機構；立式機架的內部頂端固定連接有待測錨桿，待測錨桿下端與靜載加載機構相連接，靜載加載機構的下方設置有動載加載機構；其中：

所述靜載加載機構是在兩個立板之間固定設置有靜載固定梁和靜載反力板，靜載固定梁的下表面設有靜載液壓油缸，靜載液壓油缸的活塞桿與靜載反力板相連接；待測錨桿的下端依次穿過靜載固定梁和靜載反力板后與靜載反力板下表面固定連接；在靜載固定梁和靜載反力板之間設置有位移傳感器，用于檢測待測錨桿的位移；在靜載反力板下表面待測錨桿的外露端設有靜載壓力傳感器，用于檢測所述待測錨桿的靜載載荷；

所述動載加載機構包括動載連接器和設在動載連接器外圍的動載驅動單元；其中：

所述動載驅動單元包括液壓沖擊器、動載沖擊板和固定連接板，液壓沖擊器的底部固定在底板上，其頂部與固定連接板相連接，動載沖擊板設置在固定連接板的上方，且通過連接螺柱與固定連接板相連接，動載沖擊板上設有通孔；