[發(fā)明專利]一種桁架錨索錨固性能試驗(yàn)裝置及使用方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010029149.8
• 申請(qǐng)日: 2020-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN111089779A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳冬冬;謝生榮;吳曉宇;陳平;何文瑞;紀(jì)春偉;孫耀輝;王恩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): G01N3/00
• 分類號(hào): G01N3/00;G01N3/08;G01N3/24;G01M13/00
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標(biāo)事務(wù)所 32110
• 代理人: 韓曉斌

1.一種桁架錨索錨固性能試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括組合模具箱、箱體支架、混凝土、液壓枕及液壓枕固定架、錨索拉拔測(cè)力計(jì)、桁架錨索、鎖具、固定三角塊；組合模具箱為長(zhǎng)方體，在箱體內(nèi)打孔安裝預(yù)制錨索孔模具，并沿其內(nèi)側(cè)空間布設(shè)液壓枕，注入混凝土漿液，凝固后脫模留出預(yù)制錨索孔，液壓枕、錨索孔與固定三角塊、錨索拉拔測(cè)力計(jì)共同構(gòu)建出實(shí)驗(yàn)體；所述實(shí)驗(yàn)體內(nèi)部預(yù)制的錨索孔內(nèi)安裝桁架錨索，并通過(guò)兩個(gè)錨索拉拔測(cè)力計(jì)同時(shí)拉拔桁架錨索兩個(gè)端頭，來(lái)研究桁架錨索在圍巖變形過(guò)程中支護(hù)阻力逐漸增大直到錨索斷裂全過(guò)程的錨索支護(hù)性能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種桁架錨索錨固性能試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述組合模具箱箱體內(nèi)部為長(zhǎng)方體空腔，由可拆卸鋼結(jié)構(gòu)六面體組成，每個(gè)面都安裝扣鎖，能進(jìn)行拆裝，在箱體上板表面設(shè)置有注漿口，能接混凝土漿液輸送管路；箱體下板是由箱體支架與活動(dòng)板組成，箱體支架由兩個(gè)不規(guī)則長(zhǎng)方體箱與長(zhǎng)方體底座組合形成，箱體支架為下大上小的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在其箱體頂部伸出一段長(zhǎng)方體板，與活動(dòng)板組合構(gòu)成組合模具箱的箱體下板；箱體上板、箱體下板打孔安置預(yù)制錨索孔模具，模具內(nèi)層為薄鋼管，外層為薄泡沫管，其上端部具有把手，在混凝土成型后，能進(jìn)行拉拔脫模，留出預(yù)制桁架錨索孔；在箱體后板上打孔并安裝液壓枕固定架，其由連桿框架和螺旋尾組成，擺放架的螺旋尾和連桿框架是可拆卸組裝，擺放架能控制液壓枕的擺放位置；在箱體前板上對(duì)應(yīng)液壓枕的擺放位置打三排孔，預(yù)留出液壓枕接線孔。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種桁架錨索錨固性能試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述箱體的前后板鋼板長(zhǎng)寬尺寸為3.2m×1.2m，箱體的左右板鋼板長(zhǎng)寬尺寸為1.2m×0.3m，箱體的上下板鋼板長(zhǎng)寬尺寸為3.2m×0.3m。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種桁架錨索錨固性能試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述液壓枕的測(cè)壓體鑲嵌在所述混凝土的內(nèi)部，能測(cè)試其內(nèi)部應(yīng)力，液壓枕接線連接液壓枕的應(yīng)力顯示表頭，組裝后能顯示應(yīng)力數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)記錄，其應(yīng)力顯示表頭能旋轉(zhuǎn)，方便實(shí)驗(yàn)人員觀測(cè)、分析。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種桁架錨索錨固性能試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述液壓枕固定架由連桿框架和螺旋尾組成，連桿框架和螺旋尾螺紋連接，能夠控制液壓枕的擺放位置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種桁架錨索錨固性能試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述箱體前板上對(duì)應(yīng)液壓枕的擺放位置打三排孔，預(yù)留出液壓枕接線孔。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種桁架錨索錨固性能試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述錨索拉拔測(cè)力計(jì)和所述固定三角塊組合使用，固定三角塊為直角三角塊體，屬于剛性體，在其直角長(zhǎng)邊面上鉆孔，鉆孔角度與桁架錨索安裝角度相同，將錨索拉拔測(cè)力計(jì)底座固定在固定三角塊上，固定三角塊能控制錨索拉拔測(cè)力計(jì)的拉拔方向與桁架錨索安裝方向相一致，并能防止錨索拉拔測(cè)力計(jì)拉斷錨索后反彈傷人；分別在混凝土測(cè)體左右兩端對(duì)稱布置一個(gè)錨索拉拔測(cè)力計(jì)，布置方向?yàn)檠罔旒苠^索延伸方向，試驗(yàn)過(guò)程中，錨索拉拔測(cè)力計(jì)同時(shí)進(jìn)行拉拔，能使桁架錨索兩端拉拔力大小相同。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種桁架錨索錨固性能試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述桁架錨索支護(hù)試驗(yàn)，對(duì)于不同地質(zhì)條件的圍巖，桁架錨索在巷道支護(hù)過(guò)程中的力學(xué)特征不同，通過(guò)相同配比的混凝土對(duì)單一巖體進(jìn)行單層相似模擬，通過(guò)不同配比的混凝土對(duì)多種巖體進(jìn)行多層相似模擬，能研究桁架錨索在不同地質(zhì)條件下對(duì)巷道圍巖支護(hù)力學(xué)特征；對(duì)于相同地質(zhì)條件的圍巖，桁架錨索的長(zhǎng)度、直徑、抗拉強(qiáng)度及抗剪切強(qiáng)度不同，其表現(xiàn)的力學(xué)特征不同，采用混凝土材料模擬圍巖，更換不同類型桁架錨索，模擬研究不同參數(shù)影響下桁架錨索顯現(xiàn)出的力學(xué)特征；對(duì)于桁架錨索不同布置方式的相似模擬，在試驗(yàn)裝置內(nèi)部能設(shè)置不同角度、間距及桁架錨索橫向支護(hù)長(zhǎng)度情況下，分析不同布置方式桁架錨索的力學(xué)特征；對(duì)于不同回采情況下，強(qiáng)采動(dòng)對(duì)桁架錨索支護(hù)下圍巖變形有強(qiáng)烈的影響，試驗(yàn)裝置在桁架錨索兩端分別布置錨索拉拔測(cè)力計(jì)，通過(guò)設(shè)置不同拉拔加載速度來(lái)模擬不同采動(dòng)強(qiáng)度下桁架錨索支護(hù)力學(xué)特征。

9.利用權(quán)利要求1~8任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種桁架錨索錨固性能試驗(yàn)裝置的使用方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1）組合模具箱的制作

用六塊鋼板加工形成組合模具箱體，箱體的前后板對(duì)稱，左右板對(duì)稱，上下板對(duì)稱，在箱體上板靠近兩端處鉆孔制作注漿口，孔口直徑為0.1m；在組合模具箱體內(nèi)擺放預(yù)制錨索孔模具，按照擺放位置在上下箱板上鉆孔；在箱體內(nèi)測(cè)設(shè)液壓枕、液壓枕固定架的位置，按照布置位置在箱體前后板上鉆孔，后板安裝液壓枕固定架，前板布設(shè)液壓枕接線；在箱體的前板、后板、上板、下板、箱體支架及活動(dòng)板對(duì)接處安裝扣緊扣，扣緊扣兩端采用螺栓固定，將箱體組裝于一體；

步驟2）液壓枕的布置

所述液壓枕是沿著桁架錨索內(nèi)側(cè)空間布置，沿邊、夾角與中部，一共布置三排，中間一排液壓枕垂直布置，間距為M，兩側(cè)液壓枕傾斜布置，間距為L，夾角處布置間距為N，傾斜角度為桁架錨索安裝角度?；在注漿前，把測(cè)壓體安裝在箱體的液壓枕固定架上，液壓枕接線伸出箱體前板；注漿后，測(cè)壓體鑲嵌在混凝土體內(nèi)，液壓枕接線連好應(yīng)力顯示表頭，能測(cè)試混凝土內(nèi)部的應(yīng)力，能實(shí)時(shí)讀數(shù)并連續(xù)記錄試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；

步驟3）預(yù)制錨索孔

通過(guò)注漿口，向安裝好的組合模具箱內(nèi)注入攪拌均勻的混凝土漿液，凝固成型后，把箱體上扣緊扣拆卸，取下箱體下板的活動(dòng)板，通過(guò)拉拔作用，破壞掉預(yù)制錨索孔模具的外層薄泡沫管，把內(nèi)層薄鋼管拉出，留出預(yù)制錨索孔，安裝桁架錨索；

步驟4）錨索拉拔測(cè)力計(jì)的布置

在制作好的混凝土測(cè)體上部桁架錨索兩端，對(duì)稱安裝固定三角塊和錨索拉拔測(cè)力計(jì)，固定三角塊孔透過(guò)桁架錨索安裝在混凝土測(cè)體上表面，能增加接觸表面積，保持其穩(wěn)定性；錨索拉拔測(cè)力計(jì)底座通過(guò)螺栓固定在三角塊上；

整個(gè)試驗(yàn)?zāi)苣M桁架錨索在圍巖變形過(guò)程中支護(hù)阻力逐漸增大直到錨索斷裂全過(guò)程的錨索支護(hù)性能參數(shù)，所述錨索拉拔測(cè)力計(jì)用于測(cè)試桁架錨索的支護(hù)阻力，所述液壓枕用于測(cè)試桁架錨索支護(hù)圍巖時(shí)的應(yīng)力數(shù)值，并得到整體應(yīng)力分布規(guī)律。