[发明专利]一种管缝式锚杆现场全断面拉拔力测量装置及方法

说明书

本发明提供一种管缝式锚杆现场全断面拉拔力测量装置及方法，属于岩土工程技术领域。该装置包括楔形体、组合圆台、承拉环、两半式夹具、套筒、支撑架、中空液压缸和螺纹连接杆，各部件依次连接完成安装，保证装置与管缝式锚杆的同轴性；由楔形体、组合圆台、承拉环、两半式夹具、套筒和螺纹连接杆共同作用，实现对管缝式锚杆的全断面夹持。操作手压泵向中空液压缸均匀注油，将力作用于弹簧垫圈和螺母，使其带动螺纹连接杆移动，进而拉拔管缝式锚杆。该装置保证拉拔过程中，拉拔力与管缝式锚杆始终处于同轴状态，获得准确的拉拔力测量结果，操作简单，设备便携，可重复利用，且无需电力，不受动力及使用时间、地点限制。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，特别是指一种管缝式锚杆现场全断面拉拔力测量装置及方法。

背景技术

管缝式锚杆是由高强度钢板卷制而成的沿全长纵向开缝的长钢管状杆体和安装在杆体端部的托盘和挡环共同构成的承载系统，属于全长锚固型摩擦式锚杆。主要靠管壁与钻孔间的摩擦力起锚固作用。其作用机理是在外力作用下将管缝式锚杆将管缝式锚杆安装入较其直径小的钻孔，在钻孔约束下，杆体的弹性使其挤压钻孔壁，对围岩产生沿锚杆全长分布的径向作用力和轴向摩擦力，配合托盘和挡环使围岩处于三项应力状态，最终起到加固围岩和提高围岩承载力的作用。

管缝式锚杆作为一种主动支护方式，被广泛应用于井巷工程的支护中，其具有及时主动支护，安装便捷高效等优点。但管缝式锚杆受不同安装工艺、地质条件及井巷地压等因素的影响，支护效果也不尽相同。为保障井巷工程的安全可靠、矿山的安全生产，避免由于支护失效造成的井巷失稳破坏、人员伤亡、设备损坏等严重后果，开展管缝式锚杆的现场拉拔试验，准确测量其锚固力，全面评价支护效果是十分必要的。然而，由于管缝式锚杆直径较大、外露端很短，无法用常规带中心孔的锚杆拉拔仪对管缝式锚杆杆体直接进行拉拔力测量，所以对其现场的拉拔力测量一直是个技术难题。

为对管缝式锚杆进行拉拔力测量，现场常用办法是在管缝式锚杆外露端焊接一根螺纹钢筋，采用普通中心孔式锚杆拉拔仪对螺纹钢筋进行拉拔，以测量管缝式锚杆的拉拔力。该方法操作简单但缺点明显：井下巷道焊接对作业条件、人员设备有较高要求；焊接螺纹钢筋难以保证与管缝式锚杆同轴，造成拉拔力测量不准确；测量准备时间长，且螺纹钢筋不可重复利用。

为实现便捷、高效、准确的测量管缝式锚杆的拉拔力，国内学者设计了不同形式的装置，例如有采用事先套装的卡环卡接U型卡槽并连接金属拉杆的管缝式锚杆现场拉拔力测试装置，利用事先套在管缝式锚杆上并随之一同安装的卡环卡紧管缝式锚杆的挡环，再用连接金属拉杆的U卡槽卡接卡环，通过拉拔金属拉杆测量管缝式锚杆的锚固力。该装置可拆卸重复利用，且可调节支撑螺栓保证金属拉杆与管缝式锚杆同轴；但存在不可对巷道既有管缝式锚杆进行拉拔力测量，拉拔力直接施加在挡环上导致挡环脱落测试失败的问题。

还有采用台阶变径拉杆加连接板、挡环加固螺栓及连接块的管缝式锚杆拉拔力测试装置，利用连接板、挡环加固螺栓、连接块将插入管缝式锚杆端部的台阶变径拉杆与挡环及挡环后边锚杆体紧固，通过拉拔台阶变径拉杆测试管缝式锚杆的锚固力。该装置保证了拉杆与管缝式锚杆同轴；但存在测试时插入管缝式锚杆内部的杆体与管缝式锚杆相对滑动，挡环加固螺栓与挡环直接传力，造成拉拔力与杆体不同轴拉拔力测量结果不可靠。

另外，也有相关管缝式锚杆拉拔力测量连接装置，在安装完成的管缝式锚杆外露端利用连接装置卡主管缝式锚杆的挡环进行拉拔力测试。此类装置操作简单，装置可重复利用；但拉拔测量时易导致挡环脱落无法测得锚固力；同时由于锚杆挡环加工精度有限，难以保证拉杆与管缝式锚杆同轴，导致锚固力测量不准确。采用楔形套件和拉杆的管缝式锚杆锚固力测试装置，采用楔形套环套在安装完成的管缝式锚杆的外露端，再将若干楔形内垫放置与楔形套环与管缝式锚杆之间，再将拉杆与套环螺纹连接，进行拉拔力测试。该装置结构简单操作方便，且装置可重复利用；缺点是管缝式锚杆外露杆体被夹紧，随拉杆受力，楔形套件对杆体紧固力增加，杆体直径缩小，易导致拉拔力变小。

发明内容