[發明專利]裂隙巖體離層錨固控制模擬試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201910601545.0
• 申請日: 2019-07-05
• 公開（公告）號: CN110261234B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 邢明錄;趙同彬;趙晨;王志;李小亮;張玉寶;賈敬龍;周凱
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/04;G01N1/28
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 張凱

1.一種裂隙巖體離層錨固控制模擬試驗裝置，其特征在于，包括基座、第一端架、第二端架、加載框架、離層加載框架、加載油缸、軸向加載油缸、離層千斤頂和承壓板；所述第一端架和第二端架之間設置有加載框架和離層加載框架，所述離層加載框架的底部與基座通槽上的滑槽卡合，所述加載框架和離層加載框架在第一方向和第二方向上分別設置有相對布置的加載油缸，所述第一端架上沿第三方向設置有軸向加載油缸，所述加載油缸和軸向加載油缸的加載端與承壓板相連，所述離層加載框架和加載框架之間設置有離層千斤頂，巖石試件放置在所述承壓板圍成的加載空間內；所述離層加載框架和相鄰的加載框架之間的四角位置設置有同步加載的離層千斤頂，離層千斤頂推動離層加載框架沿滑槽移動。

2.根據權利要求1所述的一種裂隙巖體離層錨固控制模擬試驗裝置，其特征在于，所述加載油缸和承壓板之間設置有應力傳感器；所述軸向加載油缸和承壓板之間設置有應力傳感器；所述加載油缸和軸向加載油缸上設置有位移傳感器。

3.根據權利要求2所述的一種裂隙巖體離層錨固控制模擬試驗裝置，其特征在于，所述基座的上表面在中部設置有通槽，通槽的邊上設置有一段滑槽；所述通槽的深度大于加載油缸安裝后的外露長度；所述第一端架、第二端架、加載框架和離層加載框架之間通過支柱連接，支柱的兩端與第一端架和第二端架連接固定，支柱從加載框架和離層加載框架的四角位置穿過。

4.根據權利要求3所述的一種裂隙巖體離層錨固控制模擬試驗裝置，其特征在于，所述第一端架的中部沿第三方向設置軸向加載油缸對所述巖石試件進行加載，第一端架固定在基座上；所述第二端架與相鄰的離層加載框架之間留設有間隙，第二端架的中心留有巖石試件的通過空間。

5.根據權利要求3所述的一種裂隙巖體離層錨固控制模擬試驗裝置，其特征在于，所述離層加載框架設置有1個或多于1個，離層加載框架靠近第二端架設置；所述離層加載框架和支柱之間通過滑動軸承相連，支柱和離層加載框架之間涂有潤滑油。

6.根據權利要求1所述的一種裂隙巖體離層錨固控制模擬試驗裝置，其特征在于，所述加載框架有1個以上設置在靠近第一端架一側，每個加載框架的加載寬度相等或相差30～150mm，每個加載框架上設置的加載油缸獨立對巖石試件加載，離層加載框架和加載框架之間的最大間距小于離層千斤頂的最大長度。

7.一種裂隙巖體離層模擬試驗方法，利用權利要求1至6任一項所述的一種裂隙巖體離層錨固控制模擬試驗裝置，其特征在于，步驟包括：

步驟A₁.制作相似材料的模擬試件，或取現場巖石制作模擬試件，將模擬試件表面打磨平整，模擬試件尺寸與承壓板圍成的空間尺寸匹配，從第二端架處將試件放入承壓板圍成的加載空間內，調整設計離層位置與離層加載框架和加載框架之間的縫隙對齊；

步驟B₁.加載油缸和軸向加載油缸同時向模擬試件加載，模擬實際巷道地應力；

步驟C₁.離層千斤頂緩慢加載，記錄加載過程中試件的應力、位移和損傷情況。

8.一種裂隙巖體離層錨固控制模擬試驗方法，利用權利要求1至6任一項所述的一種裂隙巖體離層錨固控制模擬試驗裝置，其特征在于，步驟包括：

步驟A₂.制作相似材料的模擬試件，或取現場巖石制作模擬試件，將模擬試件表面打磨平整，模擬試件尺寸與承壓板圍成的空間尺寸匹配，從第二端架處將試件放入承壓板圍成的加載空間；

步驟B₂.加載油缸和軸向加載油缸同時向模擬試件加載，模擬實際巷道地應力，通過錨桿鉆機從第二端架一側沿第三方向在模擬試件上打錨桿鉆孔，記錄鉆孔過程中錨桿鉆機的扭矩、轉速、鉆進速度以及模擬試件的受力、變形和損傷情況；

步驟C₂.將錨桿和錨固劑同時導入鉆孔內，待錨固劑凝固后，通過錨桿托盤和螺母固定錨桿并施加預緊力，完成錨固。

9.一種裂隙巖體離層錨固控制模擬試驗方法，利用權利要求1至6任一項所述的一種裂隙巖體離層錨固控制模擬試驗裝置，其特征在于，步驟包括：

步驟A₃.制作相似材料的模擬試件，或取現場巖石制作模擬試件，將模擬試件表面打磨平整，模擬試件尺寸與承壓板圍成的空間尺寸匹配，從第二端架處將試件放入承壓板圍成的加載空間；

步驟B₃.加載油缸和軸向加載油缸同時向模擬試件加載，模擬實際巷道地應力，通過錨桿鉆機從第二端架一側沿第三方向在模擬試件上打錨桿鉆孔；

步驟C₃.將錨桿和錨固劑同時導入鉆孔內，待錨固劑凝固后，通過錨桿托盤和螺母固定錨桿并施加預緊力，完成錨固，得到錨桿錨固巖石試件；

步驟D₃.離層千斤頂緩慢加載，記錄加載過程中巖石試件的應力、位移和損傷情況。