[發明專利]模擬動載下隧/巷道新裝錨桿體力學響應試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202111180489.1
• 申請日: 2021-10-11
• 公開（公告）號: CN113916667A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 李慶文;高森林;胡露露;禹萌萌;曾杏鋼;祝青云;劉藝偉;曹行;才詩婷;陳嘉博;李瑩;楊溫;高安梁;徐康康
• 申請（專利權）人: 遼寧工業大學
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10;G01N3/02;G01N3/04;G01N19/04
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

一種模擬動載下隧/巷道新裝錨桿體力學響應試驗裝置及方法，裝置包括閉環電磁振動臺、試件承載臺、應力采集儀、動態應變儀、數控液壓泵及計算機；試件承載臺通過支撐彈簧設在閉環電磁振動臺上，試件固設在試件承載臺上，錨桿體固設在試件上，錨桿體延伸段上依次設有墊片、空心千斤頂、壓力傳感器及錨具，錨桿體錨固段表面設有應變片；應變片與動態應變儀相連，動態應變儀與計算機相連；空心千斤頂通過液壓管路與數控液壓泵相連，數控液壓泵與計算機相連；壓力傳感器與應力采集儀相連。方法為：制作試件；安裝錨桿體；安裝試件至試件承載臺；安裝墊片、空心千斤頂、壓力傳感器及錨具至錨桿體延伸段；連接設備；輸出動載和拉拔力，直至拔出錨桿體。

技術領域

本發明屬于工程力學試驗技術領域，特別是涉及一種模擬動載下隧/巷道新裝錨桿體力學響應試驗裝置及方法。

背景技術

在能源開采方面，如煤礦和金屬礦產開采等，采用錨固技術對隧/巷道進行加固處理，用于確保隧/巷道整體結構的強度、剛度和穩定性，同時減小事故發生率。在基礎建設方面，如大壩、地鐵、隧道及地質災害治理等，也都會用到錨固技術對圍巖或土體進行加固。

目前，砂漿錨桿支護體系是錨固技術中應用最多的措施，而且砂漿錨桿支護體系具有結構簡單、成本小、易施工、污染少等特點。但是，對砂漿錨桿體力學行為的研究，多數為靜載作用下錨桿體內部作用機理和拉拔荷載傳遞規律等，而動載作用下的砂漿錨桿體支護強度的劣化機制少有研究，同時針對錨桿體在早齡期階段下應力傳播規律也鮮有研究。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種模擬動載下隧/巷道新裝錨桿體力學響應試驗裝置及方法，能夠滿足動載作用下錨桿體早齡期階段力學響應的研究，可以通過選用不同圍巖等級類型、不同砂漿配合比、不同直徑和不同長度的錨桿，開展動載作用下新裝錨桿體階段力學響應研究，旨在揭示動荷載振動對新裝錨桿體早齡期抗拔力劣化影響機理及動載與齡期耦合作用下砂漿錨桿粘結性衰減規律。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種模擬動載下隧/巷道新裝錨桿體力學響應試驗裝置，包括閉環電磁振動臺、試件承載臺、應力采集儀、動態應變儀、數控液壓泵及計算機；所述試件承載臺采用L型結構，試件承載臺的一條支臂板水平設置在閉環電磁振動臺正上方，試件承載臺的另一條支臂板與閉環電磁振動臺上表面相垂直；所述閉環電磁振動臺上表面與試件承載臺的水平支臂板下表面之間設置有支撐彈簧，支撐彈簧與閉環電磁振動臺上表面和試件承載臺的水平支臂板下表面均采用焊接方式相固連；所述試件承載臺的水平支臂板上表面用于放置試件，在試件與試件承載臺的水平支臂板上表面之間設置有若干試件定位機構；在所述試件內部固定安裝有錨桿體，錨桿體的一端延伸出試件，在錨桿體的延伸段上依次套裝有墊片、空心千斤頂、壓力傳感器及錨具，墊片位于空心千斤頂與試件之間；在所述錨桿體延伸段對側的試件端部表面固設有預埋螺栓，試件通過預埋螺栓與試件承載臺的豎直支臂板固定連接；在所述錨桿體的錨固段表面設有若干應變片，應變片通過導線與動態應變儀的信號接收端相連，動態應變儀的信號輸出端與計算機相連；所述空心千斤頂通過液壓管路與數控液壓泵相連，數控液壓泵的控制端與計算機相連；所述壓力傳感器的信號輸出端與應力采集儀的信號輸入端相連。

所述試件定位機構包括左壓板和右壓板，左壓板和右壓板結構相同且均為L型結構，左壓板和右壓板鏡像對稱分布在試件兩側；所述左壓板的水平支臂板與試件承載臺的水平支臂板相平行，所述右壓板的水平支臂板與試件承載臺的水平支臂板相平行，左壓板和右壓板的水平支臂板與試件承載臺的水平支臂板之間均通過豎向螺栓進行固定連接；所述左壓板的豎直支臂板與右壓板的豎直支臂板之間通過水平螺栓進行固定連接；在所述左壓板的水平支臂板和豎直支臂板上、在右壓板的水平支臂板和豎直支臂板上均設有長條形讓位槽孔，長條形讓位槽孔的槽孔寬度與豎向螺栓及水平螺栓的螺桿直徑相等；所述豎向螺栓與長條形讓位槽孔配合用于調整左壓板和右壓板的水平間距；所述水平螺栓與長條形讓位槽孔配合用于調整水平螺栓的豎直高度。

在所述閉環電磁振動臺的底部設置有萬向輪和支腳螺栓，閉環電磁振動臺通過萬向輪進行水平移動，閉環電磁振動臺通過支腳螺栓進行調平定位。