[发明专利]一种可自注锚固剂和施加预紧力的相似模型试验锚杆

说明书

本发明公开一种可自注锚固剂和施加预紧力的相似模型试验锚杆，包括模拟巷道围岩和锚杆主体，模拟巷道围岩上开设有锚杆钻孔，锚杆主体一端位于锚杆钻孔内，锚杆主体另一端位于锚杆钻孔外侧；锚杆主体包括锚杆杆体，锚杆杆体内填充有锚固剂，锚杆杆体内安装有注射锚固剂的注射部，锚杆杆体周向滑动连接有垫圈，垫圈位于锚杆钻孔外侧，锚杆杆体位于锚杆钻孔外侧的一端周向安装有预紧部，预紧部用于调整垫圈与模拟巷道围岩之间的预紧力；本发明结构简单，安装便捷，能够有效解决现有模型试验中采用预埋式锚杆存在的问题，能够便捷准确的为锚杆施加锚固剂和预紧力，对巷道、隧道等地下工程的模型试验尤其适用。

技术领域

本发明涉及岩体地下工程模拟试验领域，特别是涉及一种可自注锚固剂和施加预紧力的相似模型试验锚杆。

背景技术

预紧力锚杆支护作为经济、高效的岩土工程支护技术，广泛应用在地下隧道和煤矿井下巷道等岩土地下工程中，通过改变锚杆的支护密度、锚固段长度和预紧力等支护参数，可以有效地改善预紧力锚杆的支护效果，而不同的地下工程具有不同的地质条件，因此研究某一地质条件下支护参数对支护效果的影响规律是十分必要的。

物理相似模型试验具有直观、可行度高、成本低等优点，已被广泛应用在研究不同地质条件、支护形式、支护强度下支护效果的变化规律测试实验中。而在按照相似比对原始工程尺寸进行缩放后，物理相似模型中的巷(隧)尺寸已然很小，在模拟开挖后形成的狭小空间中已经无法模拟现场实际情况进行锚杆施工。因此目前的相似模型试验中，预紧力锚杆大多采用预埋的方式提前埋设好，如此则无法研究锚杆的锚固段长度、预紧力等支护参数对支护效果的影响。故亟需一种可自注锚固剂和施加预紧力的相似模型试验锚杆。

发明内容

本发明的目的是提供一种可自注锚固剂和施加预紧力的相似模型试验锚杆，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种可自注锚固剂和施加预紧力的相似模型试验锚杆，包括模拟巷道围岩和锚杆主体，所述模拟巷道围岩上开设有锚杆钻孔，所述锚杆主体一端位于所述锚杆钻孔内，所述锚杆主体另一端位于所述锚杆钻孔外侧；所述锚杆主体包括锚杆杆体，所述锚杆杆体内填充有锚固剂，所述锚杆杆体内安装有注射所述锚固剂的注射部，所述锚杆杆体周向滑动连接有垫圈，所述垫圈位于所述锚杆钻孔外侧，所述锚杆杆体位于所述锚杆钻孔外侧的一端周向安装有预紧部，所述预紧部用于调整垫圈与所述模拟巷道围岩之间的预紧力。

优选的，所述注射部包括开设于所述锚杆杆体内的容纳腔，所述容纳腔内滑动连接有活塞，所述活塞的一侧固定连接有活塞轴，所述活塞轴远离所述活塞的一端贯穿所述容纳腔侧壁且位于所述锚杆钻孔外侧，所述容纳腔靠近所述锚杆钻孔孔底的一端开设有开口，所述锚固剂位于所述活塞与所述开口之间，所述锚杆杆体在所述开口处固定连接有注射乳头，所述注射乳头上开设有若干注射孔。

优选的，所述预紧部包括开设于所述锚杆杆体周向的外螺纹，所述外螺纹位于所述锚杆杆体远离所述锚杆钻孔的一端，所述锚杆杆体通过所述外螺纹连接有蝶形螺母，所述蝶形螺母与所述垫圈之间安装有弹簧，所述弹簧绕设在所述锚杆杆体周向。

优选的，所述蝶形螺母和所述垫圈靠近所述弹簧的一侧均开设有定位槽，所述弹簧与所述定位槽相适配，所述弹簧两端分别位于两个所述定位槽内。

优选的，所述锚杆杆体以及所述蝶形螺母上均设置有定位标记，两个所述定位标记对应设置。

优选的，所述活塞轴周向设置有刻度。

优选的，所述锚杆杆体位于所述锚杆钻孔内的一端外侧为粗糙表面。

优选的，所述锚杆杆体与所述活塞轴均为金属铝杆，所述活塞为橡胶活塞。