[发明专利]地下工程锚网喷支护结构力学性能测试评价装置及方法

权利要求书

1.地下工程锚网喷支护结构力学性能测试评价装置，其特征在于，包括支撑装置，所述的支撑装置分为上、下两部分，上部分设有待测锚网喷支护结构层；下部分设置有孔状加载气囊，所述的孔状加载气囊的底层通过支撑装置支撑，顶层设有孔状弹性橡胶传力层；所述的孔状加载气囊与第一动力源相连，实现该气囊的充排气；所述的第一动力源与中心控制系统相连，可实现包括但不限于单纯加卸载、循环荷载工况下的锚网喷支护结构层力学性能的有效测试。

2.如权利要求1中的地下工程锚网喷支护结构力学性能测试评价装置，其特征在于，所述的支撑装置包括底部基座，底部基座上表面设置由F型钢板围护而成的框架结构，F型钢板朝向测试装置的内侧沿高度方向设有上、下外伸台阶翼缘，所述的上、下外伸台阶翼缘将支撑装置分隔为上、下两部分；所述的底部基座均匀间隔设有系列开孔，开孔位置活动设置基座孔塞；所述的上外伸台阶翼缘可沿F型钢板上下移动设置。

3.如权利要求2中的地下工程锚网喷支护结构力学性能测试评价装置，其特征在于，所述的待测锚网喷支护结构层的形式包括但不限于单一的锚杆、钢筋网或喷射混凝土、锚杆+钢筋网组合、锚杆+喷射混凝土组合、钢筋网+喷射混凝土组合和锚杆+钢筋网+喷射混凝土组合；

待测锚网喷支护结构层中的钢筋网周边固定于F型钢板内侧下外伸台阶翼缘上表面；锚杆通过开孔位置自上而下依次穿过钢筋网、孔状弹性橡胶、孔状加载气囊和底部基座，锚杆两外端通过锚杆托盘及螺母进行固定安装；喷射混凝土均匀的喷射在钢筋网的上表面，喷射厚度依据不同的试验要求而定。

4.如权利要求3中的地下工程锚网喷支护结构力学性能测试评价装置，其特征在于，所述的锚网喷支护结构层中，锚杆、钢筋网、喷射混凝土部位安装有应力监测传感器，喷射混凝土上表面安有位移监测传感器和声发射监测传感器，所述的应力监测传感器、位移监测传感器、声发射监测传感器与中心控制系统相连。

5.如权利要求1中的地下工程锚网喷支护结构力学性能测试评价装置，其特征在于，所述的孔状加载气囊均匀间隔设置有系列开孔，开孔位置与底部基座开孔位置相对应，孔状加载气囊通过进、排气管与第一动力源相连，实现孔状加载气囊的充排气；所述的第一动力源为高压气泵。

6.如权利要求1中的地下工程锚网喷支护结构力学性能测试评价装置，其特征在于，所述的孔状弹性橡胶位于孔状加载气囊上表面，孔状弹性橡胶均匀间隔设置有系列开孔，开孔位置与底部基座及孔状加载气囊开孔位置相对应，开孔位置活动设置橡胶孔塞。

7.利用权利要求1-6任一所述的一种地下工程锚网喷支护结构力学性能测试评价装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据试验要求，在需要安装锚杆的位置移除底部基座与孔状弹性橡胶中相应位置的孔塞，并在测试装置内表面均匀涂抹一层润滑油膏；

步骤2：与孔状加载气囊相连的进气管开始进气，当孔状弹性橡胶上表面与F型钢板下外伸翼缘上表面平齐时，停止充气，孔状加载气囊处于稳压状态；

步骤3：沿孔状弹性橡胶上表面铺设钢筋网，并将钢筋网固定在F型钢板上；

步骤4：沿孔状弹性橡胶、孔状加载气囊和底部基座开孔位置，安装锚杆，并利用锚杆托盘及螺母进行固定；

步骤5：在钢筋网的上表面均匀喷射一定厚度的喷射混凝土；

步骤6：待喷射混凝土终凝和养护完成后，将F型钢板内侧上外伸台阶翼缘紧密贴合在喷射混凝土上表面，并进行固定；

步骤7：与孔状加载气囊相连的进气管继续充气，当孔状加载气囊加载压力达到锚网喷支护结构层极限承载力的设定比例时，停止加载，系统再次处于稳压状态；

步骤8：按每级荷载为设定值的梯度进行阶梯型加卸载或循环加卸载，直到锚网喷支护结构层开裂破坏，停止加载，记录加载过程中的应力、位移等试验数据；

步骤9：与孔状加载气囊相连的排气管开始排气，将孔状加载气囊内的气体全部排出；

步骤10：拆除F型钢板内侧上部外伸台阶翼缘，并移走喷射混凝土、钢筋网及锚杆等试验构件，并在底部基座与孔状弹性橡胶开孔处安放孔塞，试验结束，可进行下一个工作循环；

进一步的，所述的步骤1-10中喷射混凝土、钢筋网及锚杆等构件可根据待测锚网喷支护结构的具体组合形式进行选择性设置。