[发明专利]一种锚杆锚固特性实验平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种锚杆锚固特性实验平台。

背景技术

锚杆锚固支护作为一种经济、有效的支护方式，目前已经在国内外被普遍应用于矿井和隧道工程中，是煤矿实现高产高效必不少的关键技术之一，我国煤矿巷道锚杆用量至少在5000万根以上。但由于锚杆支护加固对象的复杂性，至今对于锚杆支护的原理还没有一个统一全面的认识。当锚杆在支护中受到围岩的静压和动压时达不到巷道维护要求将引发垮落、冒顶等事故，因此对于复杂条件下锚杆的锚固机理、与围岩相互作用关系、应力分布规律及锚杆锚固体承载特性等问题作深入的研究很有必要。但是，现场实测经常受到环境条件的限制及多种不确定因素的影响，难以开展。相比较而言，实验室内的锚固特性实验研究更容易获得系统内部规律，从而为工程提供技术支持。目前，尚没有一种对锚杆锚固可进行静动力加载的实验平台，多为在普通的万能实验机上进行锚固特性测试。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种可对于复杂条件下锚杆的锚固机理、与围岩相互作用关系、应力分布规律及锚杆锚固体承载特性等问题进行模拟研究的锚杆锚固特性实验平台。

本发明采用的技术方案是：包括受力反拱装置、锚杆、混凝土试件和混凝土基座，所述的受力反拱装置安装在混凝土基座上，由左侧千斤顶支撑墙、右侧千斤顶支撑墙和混凝土基座内布置的锚筋组成，混凝土试件设置在受力反拱装置内，混凝土试件的左侧面和右侧面分别通过一块受力钢板及多个液压千斤顶支撑在左侧千斤顶支撑墙和右侧千斤顶支撑墙上，混凝土试件的底面通过受力钢板及多个液压千斤顶支撑在混凝土基座上，所述的混凝土基座前端中部设有电钻导轨；两侧对称设有多对垂直于点钻导轨的钢板插槽，一对钢板插槽内设有隔缝钢板；隔缝钢板通过锚杆螺母与锚杆连接，锚杆与混凝土试件锚固连接。

上述的锚杆锚固特性实验平台中，还包括动力加载实验部分，所述的动力加载实验部分设在混凝土基座的后端，包括竖直设置的两立柱和重锤，两立柱上端对称设有一对水平设置的钢板插槽，该对钢板插槽内设有一第二隔缝钢板，下部对称设有多对水平设置的钢板插槽，其中一对插槽内设有一第三隔缝钢板。

相比现有技术，本发明的有益效果是：本发明可以完成对树脂锚杆的锚固、静力加载和动力加载时锚杆锚固特性实验研究；采用混凝土试件模拟围岩，通过液压千斤顶对混凝土试件施加围压，可真实模拟矿山树脂锚杆的围岩条件；另外，当对锚杆进行测力实验时，由于实验平台对锚杆的非锚固段未设任何隔挡，实验时可以在锚杆非锚固段安装各种速度、加速度和力传感器来收集锚杆在静动载作用下的力学响应；本发明使树脂锚杆的力学性能实验研究更加方便、快捷。

附图说明

图1是本发明的俯视图。

图2是图1中的A向视图。

图3是图1中的B向视图。

图4是本发明静力加载拉拔试验时锚杆图。

图5是本发明动参数检测试验时锚杆图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1、2所示，本发明包括受力反拱装置1、混凝土基座3、锚杆4和混凝土试件7，所述的受力反拱装置1安装在混凝土基座3上，由左侧千斤顶支撑墙11、右侧千斤顶支撑墙14和混凝土基座3内布置的锚筋组成，混凝土试件7设置在受力反拱装置1内，混凝土试件7的左侧面和右侧面分别通过一块受力钢板13及四个液压千斤顶12支撑在左侧千斤顶支撑墙11和右侧千斤顶支撑墙14上，混凝土试件7的底面通过受力钢板13及四个液压千斤顶12支撑在混凝土基座3上，所述的混凝土基座3前端中部设有电钻导轨31，两侧对称设有三对垂直于电钻导轨31的钢板插槽32，一对钢板插槽32内设有隔缝钢板5；隔缝钢板5通过锚杆螺母6与锚杆4连接，锚杆4与混凝土试件7锚固连接。

如图2、3所示，所述的混凝土基座3后端设有动力加载实验装置，所述的动力加载实验装置包括竖直设置的两立柱2和重锤10，两立柱2上端对称设有一对钢板插槽21，插槽内设有一第二隔缝钢板8，下部对称设有四对钢板插槽21，其中一对钢板插槽21内设有一第三隔缝钢板9。对锚杆4进行动力加载实验时，将上端的第二隔缝钢板8通过锚杆螺母6与锚杆4连接，使得与锚杆4锚固连接的混凝土试件7位于两立柱2之间，混凝土试件7的上端压紧第三隔缝钢板9，重锤10套装在第二隔缝钢板8和第三隔缝钢板9之间的锚杆4上，通过重锤10的自由落体，撞击混凝土试件7，实现对锚固锚杆4的动力加载，从而完成对锚杆锚固的动力加载特性的实验研究。

本发明的实验步骤如下：