[发明专利]一种动静组合载荷下锚杆力学响应测试装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种动静组合载荷下锚杆力学响应测试装置及其使用方法，该装置包括立式机架、静载加载机构和动载加载机构，所述立式机架的内部设置有待测锚杆，所述待测锚杆的上端与所述立式机架的顶部固定连接，其下端竖直向下延伸，所述静载加载机构设置在所述立式支架的下部，且与所述待测锚杆的下端相连接，所述静载加载机构用于对所述待测锚杆施加静载荷，所述动载加载机构设置在所述静载加载机构的下方，且用于对所述待测锚杆施加动载荷。本发明实现了动静组合载荷下待测锚杆的力学响应测试，且静载荷和动载荷的大小均可人为控制，并能实时调节，同时，本发明测试操作简单、稳定、可靠，其对深部矿山、隧道等的支护设计等具有重大意义。

技术领域

本发明涉及锚杆力学响应测试装置技术领域，尤其涉及一种动静组合载荷下锚杆测试装置及其使用方法。

背景技术

我国煤炭资源埋深在1000m以下的储量为2.95万亿吨，约占煤炭资源总量的53％，深部煤层必将成为我国煤炭开采的主战场。据不完全统计，我国已有超过50对矿井进入千米以下开采，在采掘过程中，尽管采用了更大的支护强度，但片帮、冒顶等事故以及冲击地压等动力灾害仍明显增多，严重制约着深部煤炭资源安全高效开采。

实践表明，进入深部开采后，井下动载扰动现象增多、动载荷明显增大，使巷道围岩及支护结构实际处于初始静载荷和动载扰动的耦合作用下(即动静组合加载)，导致其表现出与浅部明显不同的力学特性。因此，有必要开展动静组合载荷下锚杆(索)等支护结构的力学响应研究，为深部矿山工程支护设计及评价等提供科学依据。

现有的锚杆(索)测试设备和方法，多是对锚杆(索)在受纯静载或纯动载作用下力学响应的测试，难以获得锚杆(索)在动静组合载荷作用下力学特性，而现场工程中，锚杆在受到动载扰动前已承受一定静载荷，导致测试结果难以为现场提供准确依据。而且，现有测试设备多针对单一粘结型锚杆，在单一锚固方式(即端锚)下的力学性能测试，难以实现不同类型、不同锚固方式下锚杆力学性能的测试，存在明显的局限性。另外，现有锚杆(索)动载测试设备和方法，多是利用落锤下落，或摆锤自由下摆来冲击锚杆(索)，以实现锚杆(索)在动载下受力及变形状态，其中，冲击能的大小通过重锤的重量和高度或者是摆锤的角度来改变，但是重锤自重、所处高度及摆锤角度等的范围有限，因而产生冲击能的大小有限，当锚杆(索)或其他支护体承载能力超出重锤或摆锤所能提供的冲击能范围时，将无法获得支护体精确完整的力学性能数据。因此，有必要对现有装备和技术进行改进和发展，以实现不同类型、不同锚固方式下的锚杆(索)在动静组合载荷下力学响应的测试，从而为现场工程提供准确依据。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中所存在的技术问题，从而提供一种操作简单、测试结果准确可靠且动静载荷可调的动静组合载荷下锚杆力学响应测试装置及其使用方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明提供的动静组合载荷下锚杆力学响应测试装置，其包括由顶板、底板和两个立板组成的立式机架、静载加载机构和动载加载机构；立式机架的内部顶端固定连接有待测锚杆，待测锚杆下端与静载加载机构相连接，静载加载机构的下方设置有动载加载机构；其中：

所述静载加载机构是在两个立板之间固定设置有静载固定梁和静载反力板，静载固定梁的下表面设有静载液压油缸，静载液压油缸的活塞杆与静载反力板相连接；待测锚杆的下端依次穿过静载固定梁和静载反力板后与静载反力板下表面固定连接；在静载固定梁和静载反力板之间设置有位移传感器，用于检测待测锚杆的位移；在静载反力板下表面待测锚杆的外露端设有静载压力传感器，用于检测所述待测锚杆的静载载荷；

所述动载加载机构包括动载连接器和设在动载连接器外围的动载驱动单元；其中：

所述动载驱动单元包括液压冲击器、动载冲击板和固定连接板，液压冲击器的底部固定在底板上，其顶部与固定连接板相连接，动载冲击板设置在固定连接板的上方，且通过连接螺柱与固定连接板相连接，动载冲击板上设有通孔；