[发明专利]一种带侧向应力约束的加锚节理岩体加载装置及实验方法

说明书

本发明涉及一种带侧向应力约束的加锚节理岩体加载装置及实验方法,其试件为长方体结构，中心设有锚杆装置；加载装置包括上侧钢板，底部钢板，左侧加压钢板，右侧钢板，上加载装置，侧向加载装置，以及可伸缩杆件与螺母；上侧钢板的中心设有上加载装置；右侧钢板的底部与底部钢板固定；左侧加压钢板和右侧钢板之间连接有可伸缩杆件，能够通过可伸缩杆件调节左侧加压钢板与右侧钢板之间的水平距离；左侧加压钢板中心开设锚杆孔，并螺纹连接有盖板；左侧加压钢板外侧，设有侧向加载装置，试件放置于加载框架内，且试件的各个面与加载框架紧密贴合，锚杆装置与左侧加压钢板的锚杆孔对应。可以模拟节理岩体在受到双向压力情况下的应力环境。

技术领域

本发明涉及加锚试件加载试验领域，具体是一种带侧向应力约束的加锚节理岩体加载装置及实验方法。

背景技术

随着浅部矿产资源逐渐枯竭，国内外矿山都相继进入深部资源开采状态，深部围岩往往处于高地应力环境，且工程围岩受开挖卸荷作用往往变得破碎，众多工程事故表明，岩体工程的失稳破坏，通常是由于环境应力作用下内部不连续面的张开、起裂、扩展以及贯通而产生新的剪切滑动面所引起的。锚杆作为岩土工程中广泛使用的加固材料，其对围岩的主动加固作用已经被众多工程所证实。但随着开采深度的增加，锚固体围压逐渐增加，而目前关于围压作用下节理岩体锚固机理尚未明确，这就造成影响到锚杆支护技术更加合理的应用。受工程现场的限制，现场尺度进行试验存在难度，室内相似模拟力学试验成为重要的研究手段。目前关于节理岩体锚固机制的试验研究主要采用的单轴压缩实验，但无法对侧向压力作用下锚杆对节理岩体的加固止裂机制进行研究，这与深部地下工程中锚固体受侧向围压作用的力学环境并不符合。

基于以上所述，在研究加锚岩体受载时的变化，需要模拟加锚节理岩体试件受侧向压力加载的情况，这需要专门适用于实验的设备，而目前用于普通岩石试件的加载实验装置并不能实现对锚杆轴向方向的加载条件，主要原因就是在侧压状态下，无法施加锚杆支护结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带侧向应力约束的加锚节理岩体加载装置及实验方法，其结构简单，可以模拟加锚岩体在侧向应力约束下的竖向加载试验，给加锚节理岩体试件的加载试验问题提供了解决方案。

本发明的技术方案如下：

一种带侧向应力约束的加锚节理岩体加载装置，其试件为长方体结构，中心设有锚杆装置；加载装置包括上侧钢板，底部钢板，左侧加压钢板，右侧钢板，上加载装置，侧向加载装置，以及可伸缩杆件与螺母；所述上侧钢板和底部钢板上下对应设置，上侧钢板的中心设有上加载装置；所述上侧钢板和下侧钢板之间设有相互平行的左侧加压钢板和右侧钢板，右侧钢板的底部与底部钢板固定；左侧加压钢板和右侧钢板之间连接有可伸缩杆件，可伸缩杆件的两端分别与左侧加压钢板以及右侧钢板连接，能够通过可伸缩杆件调节左侧加压钢板与右侧钢板之间的水平距离；所述左侧加压钢板中心开设锚杆孔，并螺纹连接有盖板；所述左侧加压钢板外侧，设有侧向加载装置，所述侧向加载装置分别安装于可伸缩杆件与侧向加载装置的连接处；所述试件放置于由上侧压板、下侧压板、左侧加压钢板、右侧钢板以及可伸缩杆件围合而成的加载框架内，且试件的各个面与加载框架紧密贴合，锚杆装置与左侧加压钢板的锚杆孔对应。

所述试件的锚杆穿过左侧加压钢板中心的锚杆孔，并通过垫片、螺母将锚杆与左侧加压钢板固定；所述锚杆装置的锚杆体上安装有应变片。

所述上侧钢板为长方体，下表面光滑以减小端部效应，前后宽度设定为略小于试件前后宽度，但由于试件宽度的可变性，当前后侧宽度大于试件前后侧宽度时，可于试件上钢板下放置宽度合适的钢垫，左右两侧的宽度设计为始终大于试件；上侧钢板上连接的是上加载装置，这里与一般的单轴加载设备是相同的，这一侧的加载装置向试件垂直方向施加压力。上加载装置包括上加载杆和液压缸，液压缸套装在上加载杆外部，液压缸设有接口，通过管路连接液压泵，开启液压泵，液压缸对上侧钢板施压，从而将压力均匀传递到试件上，实现轴向加压。