[發明專利]沖擊力作用下錨桿力學特性研究裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201810199190.2
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108279176B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 吳秋紅;李羲
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G01N3/307
• 分類號: G01N3/307;G01N3/02;G01N3/06;G01M7/08
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本發明的目的是提供一種操作簡便、實用性強的能夠研究預應力錨桿動態力學特性的裝置及方法。沖擊力作用下錨桿力學特性研究裝置，包括套管、錨桿、錨固劑、固定端和受沖擊端，錨固劑將錨桿錨固在套管中，錨桿一端位于套管外，該端通過固定端與地面固定相連，受沖擊端穿過固定端與套管相接觸。本發明的有益效果：1.克服了目前對錨桿力學特性的研究只考慮靜態載荷的局限性；2.能夠真實模擬研究沖擊下預應力錨桿的力學特性；3.便于觀察記錄瞬時的沖擊情況，操作簡便，經濟實用；4.試驗更加直觀真實；5.受沖擊端的存在首先對套管起到了緩沖保護作用，其次由于其可拆卸，便于固定端的安裝，最后由于其可拆卸更換，節約了試驗成本。

技術領域

本發明涉及巖土力學領域，尤其是一種研究錨桿動態力學特性的裝置及方法。

背景技術

預應力錨固技術是應用錨桿或錨索對巖體進行加固，它可以顯著改善圍巖結構并提高其穩定性，是一種施工簡單、安全可靠和經濟有效的加固技術，已經廣泛應用于采礦工程、水利水電、鐵路交通和城市建設等領域中，并取得了良好的經濟和社會效益。然而，隨著巖體工程開采深度的增加，開采條件趨于復雜，錨桿支護失效的問題突出，如預應力消失、托板脫落和錨桿拉斷等，這已經成為影響工程進度和安全的重要問題。因此，有必要開展錨桿的力學響應特征和失效機理研究。

近年來，許多學者開展了錨桿材料、錨固方式和和化學環境等因素對錨桿力學特性及失效機理的研究。然而，大部分的研究主要集中在靜載作用下的室內拉拔試驗、模型試驗和數值分析，在深部巖體工程中，預應力錨桿常常受到爆破振動、開采擾動等動載荷的影響。

這些擾動攜帶能量以應力波的形式擴散傳播，成為深部工程圍巖錨桿失效的重大誘因。在一定的條件下，甚至微小的擾動都可能誘發高應力工程圍巖錨桿支護失效，從而造成深部巖體災害的發生。因此，如何在保證動載作用下錨桿支護的穩定性已成為迫切需要研究的新課題。

以往對于錨桿的動力響應研究大多集中在無損傷探測技術，分析錨固系統在各種激振力作用下的振動特性和錨固體系中聲頻應力波傳播，按加載時應變率的大小界定，屬于靜態載荷范疇，然而，實際工程中爆破振動、開采擾動等動載荷大多處于中高等應變率范疇。因此，必須要對中高等應變率動載荷作用下錨桿的力學響應機理進行研究。

發明內容

本發明的目的是提供一種操作簡便、實用性強的能夠研究預應力錨桿動態力學特性的裝置及方法。

沖擊力作用下錨桿力學特性研究裝置，包括套管、錨桿、錨固劑、固定端和受沖擊端，錨固劑將錨桿錨固在套管中，錨桿一端位于套管外，該端通過固定端與地面固定相連，受沖擊端穿過固定端與套管相接觸。

固定端包括固定塊、螺母、墊片和固定座，固定塊為長條狀，其中部有孔，錨桿從孔中穿過，螺母與錨桿的螺紋相配套，螺母和墊片安裝在錨桿上，將固定塊的位置限定，固定塊的兩端位于受沖擊端外，固定塊的兩端與固定座固定相連，固定座與SHPB試驗平臺固定相連。

受沖擊端為圓筒狀，其內徑等于或小于套管內徑，其外徑等于或大于套管外徑，其在與套管的接觸端具有兩條縱向開槽，開槽與固定塊的寬度相等。

受沖擊端還包括受沖擊塊，受沖擊塊為兩階圓柱臺，外徑較小的圓柱臺插入受沖擊端中，外徑較大的圓柱臺的外徑等于或大于受沖擊端外徑，其與受沖擊端未開槽的一端相接觸。

套管與受沖擊端相接觸的一端安裝有沖擊保護套，沖擊保護套為圓筒狀，其內徑等于套管外徑，其套裝在套管外沿上，錨固劑與套管口之間具有一定距離。

套管有內螺紋，錨固劑錨固在內螺紋上。

錨桿上沿軸向設有間隔一定的若干切槽，應變片貼在切槽上。

套管上沿軸向設有多個孔洞，應變片的連接導線從孔洞中穿過。

應變片導線通過橋盒接到動態應變儀上，動態應變儀和示波器相連，示波器與計算機相連。