[發明專利]一種拉剪作用下錨桿錨索力學性能測試系統及其測試方法

有效

• 申請號: 201810031160.0
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN107941617B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 肖同強;神文龍;涂興子;王猛;翟新獻;李如波;李海洋;許磊;尹士花
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10;G01N3/24
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

1.一種拉剪作用下錨桿錨索力學性能測試系統，其特征在于：包括計算機處理系統和實驗裝置，實驗裝置為框架型結構，實驗裝置沿左右方向橫向設置，實驗裝置的左端和右端均垂直向下固定連接有支撐板，每塊支撐板的底部固定有安裝腳板，實驗裝置的左端部內側設有夾具，實驗裝置的右端設有軸向拉伸組件，實驗裝置的頂部滑動設有正向施壓組件，實驗裝置的前側滑動設有側向施壓組件，軸向拉伸組件上設有位移傳感器和第一壓力傳感器，正向施壓組件和側向施壓組件上分別設有第二壓力傳感器和第三壓力傳感器，第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器以及位移傳感器分別通過數據采集儀與計算機處理系統連接；

軸向拉伸組件包括拉伸油缸和拉板，拉伸油缸的缸體端部固定在實驗裝置的右側面，拉伸油缸的活塞桿水平向右設置，拉伸油缸的活塞桿端部固定有連接板，拉板位于實驗裝置內，連接板通過兩根連接桿與拉板連接，兩根連接桿關于拉伸油缸的軸線對稱設置，實驗裝置的右側面開設有兩個穿孔，兩根連接桿對應穿設在兩個穿孔內，拉板中部設有圓孔，圓孔與夾具的夾口左右對應設置，第一壓力傳感器呈環形托盤式結構，第一壓力傳感器設置在拉板右側面并位于圓孔外周，位移傳感器設置在拉板上；

正向施壓組件包括正向施壓油缸和安裝板，實驗裝置頂部前側和后側均沿長度方向開設有兩條平行的直線滑槽，兩條直線滑槽前后對稱設置，安裝板的前端部下表面與后端部下表面分別固定設置有第一滑塊，兩個第一滑塊分別滑動連接在兩條直線滑槽內，正向施壓油缸固定安裝板上，正向施壓油缸的活塞桿垂直向下穿過安裝板設置，正向施壓油缸的活塞桿端部固定有位于安裝板下方且截面呈半圓形的正向施壓板，正向施壓板的中心線與圓孔的中心線重合；

實驗裝置的前側沿左右方向開設有一條寬長通孔和兩條窄長槽，寬長通孔位于兩條窄長槽之間，側向施壓組件包括側向施壓油缸和滑動護板，滑動護板通過第二滑塊滑動連接在兩條窄長槽上，滑動護板為向前彎曲的弧形結構，滑動護板上沿圓周方向開設有弧形通孔和兩條弧形滑槽，弧形通孔位于兩條弧形滑槽之間，側向施壓油缸的中心線沿滑動護板的徑向方向設置，側向施壓油缸位于滑動護板的前側，側向施壓油缸的缸體端部設有第三滑塊，第三滑塊滑動連接在弧形滑槽上，側向施壓油缸的活塞桿水平向后依次穿過弧形通孔和寬長通孔伸入到實驗裝置內，側向施壓油缸的活塞桿端部鉸接有截面呈半圓形的側向施壓板，側向施壓板的中心線與圓孔的中心線重合。

2.根據權利要求1所述的一種拉剪作用下錨桿錨索力學性能測試系統，其特征在于：正向施壓板和側向施壓板的內側分別設有第二壓力傳感器和第三壓力傳感器。

3.根據權利要求2所述的一種拉剪作用下錨桿錨索力學性能測試系統，其特征在于：第一滑塊與直線滑槽之間、第二滑塊與窄長槽之間、第三滑塊與弧形滑槽之間的滑動配合結構均為燕尾槽滑動結構。

4.采用權利要求3所述的一種拉剪作用下錨桿錨索力學性能測試系統的測試方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）、首先通過螺栓將安裝腳板固定在地面，從而使得實驗裝置穩固地放置在地面上；

（2）、將錨桿錨索的托盤端穿過拉板的圓孔，將錨桿錨索的錨固端夾持在夾具上，然后通過液壓力矩扳手扭轉錨桿托盤外側的螺母或者通過錨索張拉千斤頂的張拉，從而實現錨桿錨索的托盤端的固定，并使托盤端的左側面與第一壓力傳感器頂壓接觸，然后將位移傳感器設置固定在拉板上；

（3）、調整正向加壓裝置安裝板在直線滑槽內的位置，使正向施壓板接觸錨桿錨索第二壓力傳感器并與錨桿錨索桿體擠緊；調整滑動護板在窄長槽內的位置，接著沿弧形滑槽滑動側向施壓油缸直至實驗設定的角度，使側向施壓板接觸錨桿錨索第三壓力傳感器并與錨桿錨索桿體擠緊；

（4）、啟動拉伸油缸，拉伸油缸的活塞桿升起并對連接板施加向右的推力，從而連接板通過連接桿拉動拉板，拉板對錨桿施加拉力，從而模擬圍巖變形對錨桿錨索的軸向拉拔作用力；

（5）、啟動正向施壓油缸和側向施壓油缸，正向施壓油缸的活塞桿推動正向施壓板，側向施壓油缸的活塞桿推動側向施壓板，從而正向施壓板對錨桿錨索施加正向的剪力，側向施壓板對錨桿錨索施加側向的剪力，從而模擬圍巖錯動對錨桿錨索的橫向剪切作用力；

（6）、實驗過程中，通過數據采集儀將第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器以及位移傳感器實時監測所得到的信號傳輸至計算機數據處理系統，通過計算機數據處理系統分析拉剪作用下錨桿錨索力學性能。