[發(fā)明專利]一種錨桿索系統(tǒng)協(xié)同承載性能測試裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010595314.6
• 申請(qǐng)日: 2020-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN111811850B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘東江;洪開榮;孫振川;周建軍;張兵;楊延棟;趙海雷;秦銀平;陳橋;王利明;韓偉鋒;楊振興;李宏波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 盾構(gòu)及掘進(jìn)技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中鐵隧道局集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G01M99/00
• 分類號(hào): G01M99/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張聯(lián)群

本發(fā)明公開了一種錨桿索系統(tǒng)協(xié)同承載性能測試裝置及方法，屬大變形隧道圍巖支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。旨在解決隧道圍巖變形控制的錨桿索協(xié)同支護(hù)設(shè)計(jì)難題。裝置包括導(dǎo)軌構(gòu)件、錨桿錨固體、錨索錨固體、牽引系統(tǒng)。實(shí)施時(shí)，確定要研究的影響錨桿索協(xié)同承載性能的變量，安裝錨桿錨固體和錨索錨固體，利用牽引系統(tǒng)，同步拉伸錨桿、錨索。根據(jù)錨桿索錨固系統(tǒng)的失效位置、次序、模式，以及應(yīng)力、變形特征，評(píng)估錨桿索協(xié)同承載性能。其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，解決了傳統(tǒng)單根錨桿或錨索的承載性能實(shí)驗(yàn)研究的缺陷，實(shí)現(xiàn)了錨桿、錨索協(xié)同承載性能測試的目的，而且室內(nèi)錨桿索協(xié)同承載實(shí)驗(yàn)環(huán)境與現(xiàn)場高度貼近，能夠更科學(xué)有效指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種協(xié)同承載性能測試裝置及方法，尤其是一種適用于大變形隧道圍巖支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域的錨桿索系統(tǒng)協(xié)同承載性能測試裝置及方法。

背景技術(shù)

深埋軟弱破碎巖層交通、水利、礦山隧道中，圍巖穩(wěn)定性差，大變形災(zāi)害頻發(fā)。常見的支護(hù)技術(shù)有襯砌、鋼拱架、錨桿索等。錨桿索聯(lián)合支護(hù)技術(shù)理念是充分錨桿和錨索各自發(fā)揮了自身的優(yōu)勢，在隧道開挖支護(hù)初期，以錨桿的柔性支護(hù)為主，后期以錨索的懸吊作用為主。兩者不是同時(shí)聯(lián)合加強(qiáng)支護(hù)，而是相互取長補(bǔ)短，從而大大改善了錨桿支護(hù)的整體支護(hù)性能，達(dá)到控制圍巖大變形的目的。但由于錨桿和錨索的變形性能不一致，錨桿-錨索聯(lián)合支護(hù)設(shè)計(jì)不合理，常常造成圍巖錨固體協(xié)同承載性能差，錨桿早期支護(hù)不起作用，錨索延伸量超過極限而破斷，無法發(fā)揮各自的優(yōu)勢。

目前國內(nèi)外集中在研究單根錨桿或錨索的承載性能，對(duì)于錨桿索協(xié)同支護(hù)系統(tǒng)的研究主要是理論分析和數(shù)值模擬，但缺乏對(duì)理論分析和數(shù)值模擬的驗(yàn)證，因此亟需一種錨桿索系統(tǒng)協(xié)同承載性能測試裝置及方法，以避免理論分析和數(shù)值模擬的過度及不合理簡化造成的誤差。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的大變形隧道支護(hù)技術(shù)難題和錨桿索參數(shù)設(shè)計(jì)問題，提供一種錨桿索系統(tǒng)協(xié)同承載性能測試裝置及方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種錨桿索系統(tǒng)協(xié)同承載性能測試裝置，包括導(dǎo)軌構(gòu)件、設(shè)在導(dǎo)軌構(gòu)件上的錨桿錨固體、錨索錨固體、以及與錨桿錨固體和錨索錨固體相連的牽引系統(tǒng)；

所述導(dǎo)軌構(gòu)件包括六根長度相等的導(dǎo)軌，六根長度相等的導(dǎo)軌分上下各三根，平行布置組成長方體結(jié)構(gòu)；

所述的錨桿錨固體和錨索錨固體分別設(shè)在導(dǎo)軌構(gòu)件內(nèi)；

所述的錨桿錨固體包括錨桿、錨桿錨固圍限體、錨桿限位塊和錨桿鎖具，所述錨桿限位塊為帶卡套的五孔鋼板結(jié)構(gòu)，所述的錨桿穿過五孔鋼板結(jié)構(gòu)的中孔進(jìn)入錨桿錨固圍限體內(nèi)，中孔周邊的四個(gè)孔分別穿過上下左右四個(gè)導(dǎo)軌，通過卡套將錨桿限位塊緊固在導(dǎo)軌上，約束錨桿限位塊的移動(dòng)；

所述錨索錨固體包括錨索、錨索錨固圍限體、錨索限位塊和錨索鎖具，所述錨索限位塊為帶卡套的五孔鋼板結(jié)構(gòu)，所述的錨索穿過五孔鋼板結(jié)構(gòu)的中孔進(jìn)入錨索錨固圍限體內(nèi)，中孔周邊四孔穿過上下左右四個(gè)導(dǎo)軌，通過卡套將錨索緊固在導(dǎo)軌上，約束所述錨索限位塊的移動(dòng)；

所述牽引系統(tǒng)包括滑塊、牽引架和牽引動(dòng)力源，所述的滑塊為上中下三組，分別設(shè)在牽引架前后兩側(cè)，位于長方體結(jié)構(gòu)的上中下導(dǎo)軌中，所述的牽引架左右對(duì)稱位置處設(shè)有將固定錨索和錨桿固定的通孔，牽引架與牽引動(dòng)力源相連，通過牽引動(dòng)力源使?fàn)恳芏ㄏ蛞苿?dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)錨桿錨固體和錨索錨固體定向移動(dòng)。

所述分上下各三根導(dǎo)軌平行布置的導(dǎo)軌的水平間距為0.5～1.5m，導(dǎo)軌的垂直間距為0.2～0.5m。

所述六根長度相等的導(dǎo)軌的長度為2～10m，導(dǎo)軌的剛度是錨桿和錨索的剛度的10倍以上。

所述錨桿限位塊的剛度是所述錨桿的剛度的10倍以上。

所述錨索限位塊的剛度是所述錨索的剛度的10倍以上。

所述牽引架的剛度需要同時(shí)滿足所述錨桿和所述錨索的10倍以上剛度兩個(gè)條件。