一种模拟深层恒阻锚杆拉拔的试验装置及方法

本发明涉及锚杆测试，尤其涉及一种模拟深层恒阻锚杆拉拔的试验装置及方法。

背景技术：

1、过去的采矿一般限于浅部，所以地质环境较为简单，当前支护技术满足安全需求，但随着采矿进入深部，地质环境变得恶劣、力学状态更为复杂，影响安全的因素增多，不利于安全生产要求。例如，随着井下开采深度的增加，高温、高湿、高地应力也相继而来，导致岩体产生大的变形，如巷道顶板的开裂、侧帮的变形以及底鼓现象的产生，都对巷道中的人员和设备构成威胁，同时露天矿方面，大角度边坡的开采使很多边坡有潜在滑动的隐患，当受到爆破振动、降雨等影响时，会突然的滑动，对人员和设备造成伤害?；诖?，研究一种具有高强度、高韧性、高延伸率的锚杆尤为重要。

2、crld锚索由恒阻器、恒阻体以及高强度钢绞线3种结构相互组合而成，钢绞线为拉力承载结构，当所受拉力达到其破断力值的80%～90%时，钢绞线会将恒阻器内的恒阻体拉动，当恒阻体在恒阻器内滑移时它们之间会产生一定的摩擦力（摩擦力即为恒阻力），为了保证恒阻效果，需设计crld锚索结构体的几何尺寸，使恒阻力保持在一定范围内，因此本发明提供一种模拟深层恒阻锚杆拉拔的试验装置及方法，以利于设计crld锚杆。

技术实现思路

1、为解决背景技术中所提出的技术问题，本发明提供一种模拟深层恒阻锚杆拉拔的试验装置。

2、本发明采用以下技术方案实现：一种模拟深层恒阻锚杆拉拔的试验装置，包括底座和若干组径向测量机构。

3、底座上固定有支架，支架上水平固定有若干根插杆，以固定锚杆的竖向位置，底座上还设置有在轴向固定恒阻器的轴向定位机构，以固定锚杆的轴向位置。

4、径向测量机构包括同轴固定的套板一和套板二以及径向位移检测单元，套板一和套板二均为环形板状，且套板一与套板二之间形成安装间隙，且安装间隙内周向分布若干个径向位移检测单元，径向位移检测单元用于检测恒阻器的径向位移，且径向位移检测单元的位置可调。所述插杆能够和套板一与套板二可拆卸连接。

5、作为上述方案的进一步改进，径向位移检测单元包括微型电机、安装块以及位移传感器，其中，微型电机安装在套板二的内侧，安装块与微型电机的输出轴连接，位移传感器设置在安装块的一侧，且位移传感器的测量端用于和恒阻器外壳抵触。

6、作为上述方案的进一步改进，安装块远离位移传感器的另一侧还固定有若干根安装顶杆，安装顶杆的末端设置有滚珠，套板二的内侧还安装有径向驱动件，径向驱动件的输出端和微型电机的外壳连接，微型电机的外壳与套板二的内侧径向滑动连接。

7、作为上述方案的进一步改进，套板二的侧面分布若干个连接孔，套板一的侧面分布若干根连接杆，连接杆和连接孔之间采用螺旋连接，且连接杆和套板一之间可通过轴承转动连接。

8、作为上述方案的进一步改进，套板一和套板二上周向开设若干个穿孔，插杆能够穿过穿孔，且插杆与径向测量机构之间通过定位测量机构固定位置。

9、作为上述方案的进一步改进，套板一、套板二的内圈沿周向分布若干个定位孔，定位测量机构包括开设在插杆外表面的凹槽、设置在凹槽处的定位单元，且凹槽处的插杆为空心结构。

10、作为上述方案的进一步改进，定位单元包括活动贯穿凹槽底面的定位销杆，位于凹槽内的定位销杆上设置有电磁铁二，凹槽的底面设有电磁铁一，电磁铁一和电磁铁二能够产生磁性力，从而使得定位销杆沿着凹槽的深度方向滑动，且定位销杆的外端能够和套板一或套板二上的定位孔插接，从而固定径向测量机构的位置。

11、作为上述方案的进一步改进，轴向定位机构包括开设在底座上的斜槽，滑动连接于斜槽的限位架，其中，限位架的底端与斜槽的内壁滑动连接，且限位架的顶端能够抵触在恒阻器的端面上，限位架上还设有定位螺栓，定位螺栓的末端用于和底座连接，以固定限位架的位置。

12、作为上述方案的进一步改进，底座上分布有若干个稳定机构，以稳定恒阻器的位置，稳定机构包括开设在底座上的安装槽、活动连接于安装槽的支撑板，支撑板的顶面为圆弧曲面，其能够和恒阻器的外壁贴合，且支撑板的相对两侧均转动安装有旋转轴，旋转轴上开设有螺纹孔，螺纹孔处螺旋安装有销杆，安装槽四周的底座的顶面开设有与销杆配合的定位槽。

13、作为上述方案的进一步改进，安装槽的相对两内壁均纵向滑动连接有滑块，滑块的底部通过弹簧和安装槽的内底面连接，支撑板的底部通过销轴和两个滑块转动连接。

14、本发明还提出了一种模拟深层恒阻锚杆拉拔的试验方法，其采用上述试验装置，具体包括如下步骤：

15、将若干组径向测量机构分别套装在锚杆的外侧，并且固定住径向测量机构的轴向位置；

16、将插杆和径向测量机构中的套板一与套板二固定，此时在竖向固定住了锚杆的位置；

17、然后利用轴向定位机构固定锚杆的轴向位置

18、最后，通过锚索逐渐施加试验载荷，记录加载过程中的拉力和位移数据。

19、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

20、本发明提出的一种模拟深层恒阻锚杆拉拔的试验装置，包括底座和若干组径向测量机构，底座上固定有支架，支架上水平固定有若干根插杆，以固定锚杆的竖向位置，底座上还设置有在轴向固定恒阻器的轴向定位机构，以固定锚杆的轴向位置。

21、本发明提出的径向测量机构包括同轴固定的套板一和套板二以及径向位移检测单元，套板一和套板二均为环形板状，且套板一与套板二之间形成安装间隙，且安装间隙内周向分布若干个径向位移检测单元，位移传感器用于检测恒阻器的径向位移，且径向位移检测单元的位置可调。

22、本发明通过上述结构能够方便在恒阻器的外侧安装多个径向测量机构，并且径向测量机构中的径向位移监测单元位置可调，从而方便对恒阻器外壳周向、轴向不同位置进行更广范围的检测，使得测量结构更加准确可靠。

技术特征：

1.一种模拟深层恒阻锚杆拉拔的试验装置，其特征在于，包括

2.如权利要求1所述的一种模拟深层恒阻锚杆拉拔的试验装置，其特征在于，所述径向位移检测单元包括微型电机、安装块以及位移传感器，其中，所述微型电机安装在套板二的内侧，所述安装块与微型电机的输出轴连接，所述位移传感器设置在安装块的一侧，且位移传感器的测量端用于和恒阻器外壳抵触。

3.如权利要求2所述的一种模拟深层恒阻锚杆拉拔的试验装置，其特征在于，所述安装块远离位移传感器的另一侧还固定有若干根安装顶杆，所述安装顶杆的末端设置有滚珠，所述套板二的内侧还安装有径向驱动件，所述径向驱动件的输出端和微型电机的外壳连接，微型电机的外壳与套板二的内侧径向滑动连接。

4.如权利要求3所述的一种模拟深层恒阻锚杆拉拔的试验装置，其特征在于，所述套板二的侧面分布若干个连接孔，套板一的侧面分布若干根连接杆，所述连接杆和连接孔之间采用螺旋连接，且连接杆和套板一之间可通过轴承转动连接。

5.如权利要求4所述的一种模拟深层恒阻锚杆拉拔的试验装置，其特征在于，所述套板一和套板二上周向开设若干个穿孔，所述插杆能够穿过所述穿孔，且插杆与径向测量机构之间通过定位测量机构固定位置。

6.如权利要求5所述的一种模拟深层恒阻锚杆拉拔的试验装置，其特征在于，所述套板一、套板二的内圈沿周向分布若干个定位孔，所述定位测量机构包括开设在插杆外表面的凹槽、设置在所述凹槽处的定位单元，且凹槽处的插杆为空心结构。

7.如权利要求6所述的一种模拟深层恒阻锚杆拉拔的试验装置，其特征在于，所述定位单元包括活动贯穿凹槽底面的定位销杆，位于凹槽内的定位销杆上设置有电磁铁二，凹槽的底面设有电磁铁一，电磁铁一和电磁铁二能够产生磁性力，从而使得定位销杆沿着凹槽的深度方向滑动，定位销杆的外端能够和套板一或套板二上的定位孔插接，从而固定径向测量机构的位置。

8.如权利要求1-7任一项所述的一种模拟深层恒阻锚杆拉拔的试验装置，其特征在于，所述轴向定位机构包括开设在底座上的斜槽、滑动连接于所述斜槽的限位架，其中，所述限位架的底端与斜槽的内壁滑动连接，且限位架的顶端能够抵触在恒阻器的端面上，所述限位架上还设有定位螺栓，定位螺栓的末端用于和底座连接，以固定限位架的位置。

9.如权利要求8所述的一种模拟深层恒阻锚杆拉拔的试验装置，其特征在于，所述底座上分布有若干个稳定机构，以稳定恒阻器的位置，所述稳定机构包括开设在底座上的安装槽、活动连接于安装槽的支撑板，支撑板的顶面为圆弧曲面，其能够和恒阻器的外壁贴合，且支撑板的相对两侧均转动安装有旋转轴，旋转轴上开设有螺纹孔，所述螺纹孔处螺旋安装有销杆，所述安装槽四周的底座的顶面开设有与销杆配合的定位槽；所述安装槽的相对两内壁均纵向滑动连接有滑块，滑块的底部通过弹簧和安装槽的内底面连接，所述支撑板的底部通过销轴和两个滑块转动连接。

10.一种模拟深层恒阻锚杆拉拔的试验方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的试验装置，具体包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及锚杆测试技术领域，公开了一种模拟深层恒阻锚杆拉拔的试验装置，包括底座和若干组径向测量机构，底座上固定有支架，支架上水平固定有若干根插杆，以固定锚杆的竖向位置，底座上还设置有在轴向固定恒阻器的轴向定位机构，以固定锚杆的轴向位置。径向测量机构包括同轴固定的套板一和套板二以及径向位移检测单元，套板一和套板二均为环形板状，且套板一与套板二之间形成安装间隙，且安装间隙内周向分布若干个径向位移检测单元。本发明通过上述结构能够方便在恒阻器的外侧安装多个径向测量机构，并且径向测量机构中的径向位移监测单元位置可调，从而方便对恒阻器外壳周向、轴向不同位置进行更广范围的检测，使得测量结构更加准确可靠。

技术研发人员：朱淳,李志鹏,何满潮,左宇军,唐世斌,薛翊国,周家文,李海波
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>河海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6