[發明專利]一種帶側向應力約束的加錨節理巖體加載裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 202110526401.0
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113310812A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 陳淼;臧傳偉;周佳;周廣磊;張廣超
• 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;G01N21/84
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 閆莉

本發明涉及一種帶側向應力約束的加錨節理巖體加載裝置及實驗方法,其試件為長方體結構，中心設有錨桿裝置；加載裝置包括上側鋼板，底部鋼板，左側加壓鋼板，右側鋼板，上加載裝置，側向加載裝置，以及可伸縮桿件與螺母；上側鋼板的中心設有上加載裝置；右側鋼板的底部與底部鋼板固定；左側加壓鋼板和右側鋼板之間連接有可伸縮桿件，能夠通過可伸縮桿件調節左側加壓鋼板與右側鋼板之間的水平距離；左側加壓鋼板中心開設錨桿孔，并螺紋連接有蓋板；左側加壓鋼板外側，設有側向加載裝置，試件放置于加載框架內，且試件的各個面與加載框架緊密貼合，錨桿裝置與左側加壓鋼板的錨桿孔對應。可以模擬節理巖體在受到雙向壓力情況下的應力環境。

技術領域

本發明涉及加錨試件加載試驗領域，具體是一種帶側向應力約束的加錨節理巖體加載裝置及實驗方法。

背景技術

隨著淺部礦產資源逐漸枯竭，國內外礦山都相繼進入深部資源開采狀態，深部圍巖往往處于高地應力環境，且工程圍巖受開挖卸荷作用往往變得破碎，眾多工程事故表明，巖體工程的失穩破壞，通常是由于環境應力作用下內部不連續面的張開、起裂、擴展以及貫通而產生新的剪切滑動面所引起的。錨桿作為巖土工程中廣泛使用的加固材料，其對圍巖的主動加固作用已經被眾多工程所證實。但隨著開采深度的增加，錨固體圍壓逐漸增加，而目前關于圍壓作用下節理巖體錨固機理尚未明確，這就造成影響到錨桿支護技術更加合理的應用。受工程現場的限制，現場尺度進行試驗存在難度，室內相似模擬力學試驗成為重要的研究手段。目前關于節理巖體錨固機制的試驗研究主要采用的單軸壓縮實驗，但無法對側向壓力作用下錨桿對節理巖體的加固止裂機制進行研究，這與深部地下工程中錨固體受側向圍壓作用的力學環境并不符合。

基于以上所述，在研究加錨巖體受載時的變化，需要模擬加錨節理巖體試件受側向壓力加載的情況，這需要專門適用于實驗的設備，而目前用于普通巖石試件的加載實驗裝置并不能實現對錨桿軸向方向的加載條件，主要原因就是在側壓狀態下，無法施加錨桿支護結構。

發明內容

本發明的目的在于提供一種帶側向應力約束的加錨節理巖體加載裝置及實驗方法，其結構簡單，可以模擬加錨巖體在側向應力約束下的豎向加載試驗，給加錨節理巖體試件的加載試驗問題提供了解決方案。

本發明的技術方案如下：

一種帶側向應力約束的加錨節理巖體加載裝置，其試件為長方體結構，中心設有錨桿裝置；加載裝置包括上側鋼板，底部鋼板，左側加壓鋼板，右側鋼板，上加載裝置，側向加載裝置，以及可伸縮桿件與螺母；所述上側鋼板和底部鋼板上下對應設置，上側鋼板的中心設有上加載裝置；所述上側鋼板和下側鋼板之間設有相互平行的左側加壓鋼板和右側鋼板，右側鋼板的底部與底部鋼板固定；左側加壓鋼板和右側鋼板之間連接有可伸縮桿件，可伸縮桿件的兩端分別與左側加壓鋼板以及右側鋼板連接，能夠通過可伸縮桿件調節左側加壓鋼板與右側鋼板之間的水平距離；所述左側加壓鋼板中心開設錨桿孔，并螺紋連接有蓋板；所述左側加壓鋼板外側，設有側向加載裝置，所述側向加載裝置分別安裝于可伸縮桿件與側向加載裝置的連接處；所述試件放置于由上側壓板、下側壓板、左側加壓鋼板、右側鋼板以及可伸縮桿件圍合而成的加載框架內，且試件的各個面與加載框架緊密貼合，錨桿裝置與左側加壓鋼板的錨桿孔對應。

所述試件的錨桿穿過左側加壓鋼板中心的錨桿孔，并通過墊片、螺母將錨桿與左側加壓鋼板固定；所述錨桿裝置的錨桿體上安裝有應變片。

所述上側鋼板為長方體，下表面光滑以減小端部效應，前后寬度設定為略小于試件前后寬度，但由于試件寬度的可變性，當前后側寬度大于試件前后側寬度時，可于試件上鋼板下放置寬度合適的鋼墊，左右兩側的寬度設計為始終大于試件；上側鋼板上連接的是上加載裝置，這里與一般的單軸加載設備是相同的，這一側的加載裝置向試件垂直方向施加壓力。上加載裝置包括上加載桿和液壓缸，液壓缸套裝在上加載桿外部，液壓缸設有接口，通過管路連接液壓泵，開啟液壓泵，液壓缸對上側鋼板施壓，從而將壓力均勻傳遞到試件上，實現軸向加壓。