專利名稱：一種錨桿錨固特性實(shí)驗(yàn)平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種錨桿錨固特性實(shí)驗(yàn)平臺。
背景技術(shù)：
錨桿錨固支護(hù)作為一種經(jīng)濟(jì)、有效的支護(hù)方式，目前已經(jīng)在國內(nèi)外被普遍應(yīng)用于礦井和隧道工程中，是煤礦實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效必不少的關(guān)鍵技術(shù)之一，我國煤礦巷道錨桿用量至少在5000萬根以上。但由于錨桿支護(hù)加固對象的復(fù)雜性，至今對于錨桿支護(hù)的原理還沒有一個統(tǒng)一全面的認(rèn)識。當(dāng)錨桿在支護(hù)中受到圍巖的靜壓和動壓時達(dá)不到巷道維護(hù)要求將引發(fā)垮落、冒頂?shù)仁鹿?，因此對于?fù)雜條件下錨桿的錨固機(jī)理、與圍巖相互作用關(guān)系、應(yīng)力分布規(guī)律及錨桿錨固體承載特性等問題作深入的研究很有必要。但是，現(xiàn)場實(shí)測經(jīng)常受到環(huán)境條件的限制及多種不確定因素的影響，難以開展。相比較而言，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的錨固特性實(shí)驗(yàn)研究更容易獲得系統(tǒng)內(nèi)部規(guī)律，從而為工程提供技術(shù)支持。目前，尚沒有一種對錨桿錨固可進(jìn)行靜動力加載的實(shí)驗(yàn)平臺，多為在普通的萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行錨固特性測試。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種可對于復(fù)雜條件下錨桿的錨固機(jī)理、與圍巖相互作用關(guān)系、應(yīng)力分布規(guī)律及錨桿錨固體承載特性等問題進(jìn)行模擬研究的錨桿錨固特性實(shí)驗(yàn)平臺。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:包括受力反拱裝置、錨桿、混凝土試件和混凝土基座，所述的受力反拱裝置安裝在混凝土基座上，由左側(cè)千斤頂支撐墻、右側(cè)千斤頂支撐墻和混凝土基座內(nèi)布置的錨筋組成，混凝土試件設(shè)置在受力反拱裝置內(nèi)，混凝土試件的左側(cè)面和右側(cè)面分別通過一塊受力鋼板及多個液壓千斤頂支撐在左側(cè)千斤頂支撐墻和右側(cè)千斤頂支撐墻上，混凝土試件的底面通過受力鋼板及多個液壓千斤頂支撐在混凝土基座上，所述的混凝土基座前端中部設(shè)·有電鉆導(dǎo)軌；兩側(cè)對稱設(shè)有多對垂直于點(diǎn)鉆導(dǎo)軌的鋼板插槽，一對鋼板插槽內(nèi)設(shè)有隔縫鋼板；隔縫鋼板通過錨桿螺母與錨桿連接，錨桿與混凝土試件錨固連接。上述的錨桿錨固特性實(shí)驗(yàn)平臺中，還包括動力加載實(shí)驗(yàn)部分，所述的動力加載實(shí)驗(yàn)部分設(shè)在混凝土基座的后端，包括豎直設(shè)置的兩立柱和重錘，兩立柱上端對稱設(shè)有一對水平設(shè)置的鋼板插槽，該對鋼板插槽內(nèi)設(shè)有一第二隔縫鋼板，下部對稱設(shè)有多對水平設(shè)置的鋼板插槽，其中一對插槽內(nèi)設(shè)有一第三隔縫鋼板。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明可以完成對樹脂錨桿的錨固、靜力加載和動力加載時錨桿錨固特性實(shí)驗(yàn)研究；采用混凝土試件模擬圍巖，通過液壓千斤頂對混凝土試件施加圍壓，可真實(shí)模擬礦山樹脂錨桿的圍巖條件；另外，當(dāng)對錨桿進(jìn)行測力實(shí)驗(yàn)時，由于實(shí)驗(yàn)平臺對錨桿的非錨固段未設(shè)任何隔擋，實(shí)驗(yàn)時可以在錨桿非錨固段安裝各種速度、加速度和力傳感器來收集錨桿在靜動載作用下的力學(xué)響應(yīng)；本發(fā)明使樹脂錨桿的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)研究更加方便、快捷。


圖1是本發(fā)明的俯視圖。圖2是圖1中的A向視圖。圖3是圖1中的B向視圖。圖4是本發(fā)明靜力加載拉拔試驗(yàn)時錨桿圖。圖5是本發(fā)明動參數(shù)檢測試驗(yàn)時錨桿圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。如圖1、2所示，本發(fā)明包括受力反拱裝置1、混凝土基座3、錨桿4和混凝土試件7，所述的受力反拱裝置I安裝 在混凝土基座3上，由左側(cè)千斤頂支撐墻11、右側(cè)千斤頂支撐墻14和混凝土基座3內(nèi)布置的錨筋組成，混凝土試件7設(shè)置在受力反拱裝置I內(nèi)，混凝土試件7的左側(cè)面和右側(cè)面分別通過一塊受力鋼板13及四個液壓千斤頂12支撐在左側(cè)千斤頂支撐墻11和右側(cè)千斤頂支撐墻14上，混凝土試件7的底面通過受力鋼板13及四個液壓千斤頂12支撐在混凝土基座3上，所述的混凝土基座3前端中部設(shè)有電鉆導(dǎo)軌31，兩側(cè)對稱設(shè)有三對垂直于電鉆導(dǎo)軌31的鋼板插槽32，一對鋼板插槽32內(nèi)設(shè)有隔縫鋼板5 ;隔縫鋼板5通過錨桿螺母6與錨桿4連接，錨桿4與混凝土試件7錨固連接。如圖2、3所示，所述的混凝土基座3后端設(shè)有動力加載實(shí)驗(yàn)裝置，所述的動力加載實(shí)驗(yàn)裝置包括豎直設(shè)置的兩立柱2和重錘10，兩立柱2上端對稱設(shè)有一對鋼板插槽21，插槽內(nèi)設(shè)有一第二隔縫鋼板8，下部對稱設(shè)有四對鋼板插槽21，其中一對鋼板插槽21內(nèi)設(shè)有一第三隔縫鋼板9。對錨桿4進(jìn)行動力加載實(shí)驗(yàn)時，將上端的第二隔縫鋼板8通過錨桿螺母6與錨桿4連接，使得與錨桿4錨固連接的混凝土試件7位于兩立柱2之間，混凝土試件7的上端壓緊第三隔縫鋼板9，重錘10套裝在第二隔縫鋼板8和第三隔縫鋼板9之間的錨桿4上，通過重錘10的自由落體，撞擊混凝土試件7，實(shí)現(xiàn)對錨固錨桿4的動力加載，從而完成對錨桿錨固的動力加載特性的實(shí)驗(yàn)研究。本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)步驟如下:
O制作混凝土試件7:用0.2mX 0.2mX 0.25m的鋼制混凝土試件模型盒制作4個混凝土試件7。2)錨桿4的錨固實(shí)驗(yàn):將混凝土試件7通過液壓千斤頂12和受力鋼板13固定在混凝土基座3和受力反拱裝置I圍成的0.4mX0.4mX 1.0m空間內(nèi)，混凝土試件7的底面、左側(cè)面和右側(cè)面分別通過四個液壓千斤頂12施加靜載，然后用電鉆導(dǎo)軌31上的巖石電鉆帶動錨桿4機(jī)械攪拌樹脂錨固。3)錨桿4的靜力加載錨固極限承載力檢測實(shí)驗(yàn):撤除巖石電鉆，并通過錨桿螺母6將錨桿4緊固在隔縫鋼板5上，采用拉拔計(jì)34對錨固錨桿4進(jìn)行靜力加載，拉拔計(jì)最大行程60mm,最大壓力60Mpa,最大承受力30t ;并通過磁性座35將位移百分表36固定在拉拔計(jì)外殼上，位移百分表36的表針觸桿37頂在拉拔計(jì)34的錨桿接長桿的外端螺母38上，拉拔計(jì)34液壓活塞在液壓作用下頂著拉拔計(jì)34的錨桿接長桿的外端螺母38發(fā)生位移，該位移即是錨桿在拉拔計(jì)34靜力加載過程中的位移，位移百分表36測量精度為0.0lmm ;進(jìn)行錨固承載力靜力檢測試驗(yàn)時，首先根據(jù)錨固長度確定最大加載量，將最大加載量分成10等分分級加載，每級加載位移穩(wěn)定后讀取位移百分表36的讀數(shù)，全部加載完成后繪制力 位移曲線，根據(jù)曲線峰值確定錨桿4的靜力加載錨固極限承載力。4)錨桿4的動參數(shù)檢測實(shí)驗(yàn):按上述1)、2)步驟進(jìn)行混凝土試件7的制作和錨桿4的錨固，錨桿4錨固好后撤除巖石電鉆，通過錨桿螺母6將錨桿4緊固在隔縫鋼板5上，并采用數(shù)顯式扭矩拔手測量錨桿4的預(yù)緊力矩；將BS-1系列錨固質(zhì)量檢測儀39的振動采集器40 (如加速度傳感器)置于錨桿4的外端頭和中間非錨固段桿體上，對錨桿的敲擊產(chǎn)生橫波和縱波，錨固質(zhì)量檢測儀通過對振動波的分析來檢測預(yù)應(yīng)力錨固錨桿的動參數(shù)。5)錨桿4的動力加載實(shí)驗(yàn):
(I)將錨固好混凝土試件7及錨桿4拆下，并使混凝土試件7位于錨桿4的下部，置于兩立柱2之間，將立柱2上端的第二隔縫鋼板8通過錨桿螺母6與錨桿4連接，混凝土試件7的上端壓緊第三隔縫鋼板9，重錘10套裝在第二隔縫鋼板8和第三隔縫鋼板9之間的錨桿4上。(2)通過重錘10的自由落體運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)對錨固錨桿的動壓加載實(shí)驗(yàn)，由于重錘位于不同的高度對錨固錨桿施加的動壓是不同的，重錘的初試位置越高產(chǎn)生的動能就越大，對錨固錨桿加載的動加載就越大，反之就越小，所以將第二隔縫鋼板8和第三隔縫鋼板9之間的高度減去重錘10的高度后的高度分成8等分，然后將重錘10分別由下往上置于第f第8等分位置時就可實(shí)現(xiàn)動力加載量的分8級遞增；每級動力加載后，將BS-1系列錨固質(zhì)量檢測儀的振動采集器(如加速度傳感器)置于錨桿4的外端頭上，對錨桿的敲擊產(chǎn)生橫波和縱波，錨固質(zhì)量檢測儀通過對振動波的分析來檢測預(yù)應(yīng)力錨固錨桿受動載后的動參數(shù)變化規(guī)律。本發(fā)明在模擬煤礦巷道中錨桿4錨固特性時，這里的巷道巖體用混凝土試件7來進(jìn)行模擬，左側(cè)面、右側(cè)面和底面分別通過四個液壓千斤頂12施壓，通過受力鋼板13對錨桿錨固后的混凝土試件7加圍壓，實(shí)現(xiàn)`了模擬錨固體在煤礦巷道巖體內(nèi)受到的三向壓力環(huán)境。利用立柱2上的重錘10可以模擬在煤礦巷道圍巖內(nèi)錨固體受動壓的受力環(huán)境。本發(fā)明的材料為鋼筋混凝土和鋼板，錨固圍巖采用不同標(biāo)號的混凝土試件7模擬，通過液壓千斤頂12對混凝土試件7施加靜載，圍壓最大值可達(dá)5Mpa。錨桿4的錨固采用巖石電鉆機(jī)械攪拌樹脂錨固，其中樹脂錨固長度lm，錨桿總長度2m。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)的功能:樹脂錨桿錨固操作工藝實(shí)驗(yàn)、錨固錨桿靜力拉拔實(shí)驗(yàn)、錨固錨桿沖擊實(shí)驗(yàn)、無損動力檢測實(shí)驗(yàn)。本發(fā)明米取對被雙向穩(wěn)固的混凝土試件7上錨固好的錨桿4軸向施加靜載和動載來模擬礦山錨桿所受的靜荷載和動荷載，混凝土試件7雙向穩(wěn)固通過壓力表來精確讀取液壓千斤頂12對混凝土試件7施加的圍壓，錨桿4軸向靜載通過錨桿拉拔計(jì)(錨桿拉拔計(jì)的壓力表顯不錨桿軸向載荷的大小)施加，錨桿4軸向動載大小通過調(diào)整錨桿4重錘的高度來實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種錨桿錨固特性實(shí)驗(yàn)平臺，其特征是:包括受力反拱裝置、錨桿、混凝土試件和混凝土基座，所述的受力反拱裝置安裝在混凝土基座上，由左側(cè)千斤頂支撐墻、右側(cè)千斤頂支撐墻和混凝土基座內(nèi)布置的錨筋組成，混凝土試件設(shè)置在受力反拱裝置內(nèi)，混凝土試件的左側(cè)面和右側(cè)面分別通過一塊受力鋼板及多個液壓千斤頂支撐在左側(cè)千斤頂支撐墻和右側(cè)千斤頂支撐墻上，混凝土試件的底面通過受力鋼板及多個液壓千斤頂支撐在混凝土基座上，所述的混凝土基座前端中部設(shè)有電鉆導(dǎo)軌；兩側(cè)對稱設(shè)有多對垂直于點(diǎn)鉆導(dǎo)軌的鋼板插槽，一對鋼板插槽內(nèi)設(shè)有隔縫鋼板；隔縫鋼板通過錨桿螺母與錨桿連接，錨桿與混凝土試件錨固連接。
2.如權(quán)利要求1所述的錨桿錨固特性實(shí)驗(yàn)平臺，其特征是:還包括動力加載實(shí)驗(yàn)部分，所述的動力加載實(shí)驗(yàn)部分設(shè)在混凝土基座的后端，包括豎直設(shè)置的兩立柱和重錘，兩立柱上端對稱設(shè)有一對水平設(shè)置的鋼板插槽，該對鋼板插槽內(nèi)設(shè)有一第二隔縫鋼板，下部對稱設(shè)有多對水平設(shè)置的鋼板插槽，其中一對插槽內(nèi)設(shè)有一第三隔縫鋼板。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種錨桿錨固特性實(shí)驗(yàn)平臺，包括受力反拱裝置、錨桿、混凝土試件和混凝土基座，受力反拱裝置安裝在混凝土基座上，由左側(cè)千斤頂支撐墻、右側(cè)千斤頂支撐墻和混凝土基座內(nèi)布置的錨筋組成，混凝土試件設(shè)置在受力反拱裝置內(nèi)，混凝土試件的左側(cè)面、右側(cè)面和底面分別通過一塊受力鋼板及多個液壓千斤頂支撐在左側(cè)千斤頂支撐墻、右側(cè)千斤頂支撐墻和混凝土基座上，所述的混凝土基座前端中部設(shè)有電鉆導(dǎo)軌；兩側(cè)對稱設(shè)有多對鋼板插槽，一對鋼板插槽內(nèi)設(shè)有隔縫鋼板；隔縫鋼板通過錨桿螺母與錨桿連接，錨桿與混凝土試件錨固連接；本發(fā)明可以完成對樹脂錨桿的錨固、靜力加載和動力加載時錨桿錨固特性實(shí)驗(yàn)研究，且可真實(shí)模擬礦山樹脂錨桿的圍巖條件。
文檔編號G01N3/28GK103234830SQ20131019476
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月23日
發(fā)明者李青鋒, 楊黨委, 朱川曲, 周澤 申請人:湖南科技大學(xué)