[发明专利]一种锚固体抗动载冲击性能原位测量装置及测试方法

说明书

本发明涉及一种锚固体抗动载冲击性能原位测量装置及测试方法，属于矿山巷道锚杆支护技术试验技术领域。装置包括发射装置、发射头、导杆、底座、壳体、高压气瓶、压力传感器、数据采集装置和数据处理装置，其中，壳体为中空圆柱体，壳体一端设置有底座，底座内设置有压力传感器，底座上设置有导杆，导杆上设置有发射头，发射头上方设置有发射装置，发射装置外接有高压气瓶，发射装置和压力传感器均连接至数据采集装置，数据采集装置连接有数据处理装置。本发明安装方便，实用性和可操作性强，通过高压气瓶和发射装置对锚杆施加动载，且荷载稳定可靠，大小可调，实现现场条件下锚杆及围岩在受到动载荷作用下的抗冲性能的测试。

技术领域

本发明涉及一种锚固体抗动载冲击性能原位测量装置及测试方法，属于矿山巷道锚杆支护技术试验技术领域。

背景技术

近年来，随着煤矿开采深度的增加，巷道锚杆支护结构不仅承受较大静载，还受到频繁动载的扰动。在这种强扰动、高应力环境的影响下，锚杆支护失效问题愈发突出，而由此导致的顶板事故已经成为影响煤矿安全生产的重要问题。

为探究动态载荷对锚杆的作用机理，现有技术中在这方面进行了大量的研究，研制了相应的试验设备以及研究方法，如中国专利文件CN102621013B公开了一种动力学性能测试系统，通过夹持装置来固定试件的顶端，利用落锤产生的效应测试锚杆的动力学性能；中国专利文件CN103134725B公开了一种锚杆性能测试装置，将锚杆一端固定，利用重盘和静力液压装置，分别测试锚杆的抗冲击性能和静力学性能；中国专利文件CN107084893A公开了一种节理岩体锚杆动载荷试验装置，通过灌浆方式将锚杆和钢管固定，利用动力加载装置释放空心落锤至冲击板上，并通过荷载采集装置来采集空心落锤产生的荷载；中国专利文件CN107761788B公开了一种适用于锚固循环拉伸、动载拉伸测试的实验装置，将锚杆和钢管组成的锚固系统固定于上下两个承压盘之间，利用压缩荷载转化为拉伸荷载来实现锚固系统的拉伸测试。

然而，上述专利存在操作复杂、测试量程小和实用性不强等缺陷，不能准确地反应出现场应用中锚杆的抗冲击性能，无法满足测试需求，为此，提出本发明。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种锚固体抗动载冲击性能原位测量装置，安装方便，实用性和可操作性强，通过高压气瓶和发射装置对锚杆施加动载，且荷载稳定可靠，大小可调，实现现场条件下锚杆及围岩在受到动载荷作用下的抗冲性能的测试。

本发明还提供上述锚固体抗动载冲击性能原位测量装置的测试方法。

本发明的技术方案如下：

一种锚固体抗动载冲击性能原位测量装置，包括发射装置、发射头、导杆、底座、壳体、高压气瓶、压力传感器、数据采集装置和数据处理装置，其中，

壳体为中空圆柱体，壳体一端设置有底座，底座内设置有压力传感器，底座上设置有导杆，导杆上设置有发射头，发射头上方设置有发射装置，发射装置外接有高压气瓶，发射装置和压力传感器均连接至数据采集装置，数据采集装置连接有数据处理装置。高压气瓶内填充氮气。

优选的，发射装置包括环筒、第一发射器和第二发射器，环筒内对称设置有第一发射器和第二发射器，第一发射器和第二发射器结构相同，环筒上设置有进气口。

进一步优选的，第一发射器内设置有隔层，隔层将第一发射器分为上下两部分容腔，第一发射器内设置有调压活塞，调压活塞的活塞杆贯穿隔层，调压活塞的圆盘置于隔层上方容腔内，圆盘上方容腔为第一气腔，第一气腔侧壁上设置有第一进气口，第一气腔顶部设置有第一出气口，第一出气口直接与外界相连，环筒上不在另设出气口，圆盘下方容腔为第二气腔，第二气腔侧壁上设置有第二进气口和第二出气口，第二气腔内径小于第一气腔，隔层下方容腔为第三气腔，第三气腔侧壁上设置有第三进气口，第三气腔底部设置有发射腔，发射腔内径与调压活塞的活塞杆直径相同。第一进气口、第一出气口、第二进气口、第二出气口、第三进气口上均设置有进气阀，控制气体进入。