本发明专利技术涉及一种用于测试柔性支架力学性能的试验装置，属于巷道围岩支护技术领域，解决了现有技术无法在施工前对施工工艺进行比较准确的预估，只能在施工时根据实际情况临时调整，导致施工效率低的问题。用于测试柔性支架力学性能的试验装置，包括弧形外壳、软管、拉线、测力计、入口阀门、出口阀门、水压表和支承板；软管的两端分别与入口阀门和出口阀门连接，支承板的两端分别通过拉线与弧形外壳的两端连接，测力计用来测试软管的竖向主动支护力，水压表设于供浆管路上，供浆管路用于向软管提供浆料。本发明专利技术实现了施工前对施工工艺的准确预估。
【技术实现步骤摘要】
一种用于测试柔性支架力学性能的试验装置
本专利技术涉及巷道围岩支护
，尤其涉及一种用于测试柔性支架力学性能的试验装置。
技术介绍
在地下工程特别是矿山巷道、隧道和地铁旁通道等施工过程中，经常采用刚性金属支架支护，包括U型钢、工字钢支架和钢管混凝土支架等。但刚性金属支架存在施工效率低、劳动强度大、支架成本高和无主动支护等缺点。灌注式柔性支架及其主动支护技术，是一种安全性能好、生产效率高、材料成本低的新型支护材料和支护技术，发展前景十分广阔。灌注式柔性支架是以柔性软管为主体，通过混凝土输送泵灌注浆液完成支架安装和主动支护围岩，浆液固化后形成强度较高的刚性支架，维持围岩长期稳定。灌注式柔性支架存在施工效率高、劳动强度小、支护强度大、支护成本低和主动支护强等优点。根据软管的种类不同，软管内所充填的材料的密度不同，软管支架的现场施工工艺也不同，如泵送压力、侧向限定条件(临时支撑杆数量)、软管力学性能。而现有技术无法在进行现场施工前对泵送压力、临时支撑杆的数量进行比较准确的估计，只能在施工时根据实际情况临时调整，导致施工效率低。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种用于测试柔性支架力学性能的试验装置，用以解决现有技术无法在施工前对施工工艺进行比较准确的预估，只能在施工时根据实际情况临时调整，导致施工效率低的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：本专利技术公开了一种用于测试柔性支架力学性能的试验装置，包括弧形外壳、软管、拉线、测力计、入口阀门、出口阀门、水压表和支承板；所述软管的两端分别与所述入口阀门和所述出口阀门连接，所述支承板的两端分别通过所述拉线与所述弧形外壳的两端连接，所述测力计用来测试所述软管的竖向主动支护力，所述水压表设于供浆管路上，所述供浆管路用于向所述软管提供浆料。在上述方案的基础上，本专利技术还做了如下改进：进一步，所述试验装置还包括临时支撑杆，且与所述软管可拆卸连接。进一步，所述临时支撑杆的数量为多个。进一步，本专利技术的试验装置还包括内置软线，所述内置软线置于所述软管内，用来增加所述软管的抗拉性能。进一步，所述内置软线的两端分别与所述入口阀门和所述出口阀门连接。进一步，所述软管的数量为多个，所述多个软管通过连接线连接。进一步，所述弧形外壳的内壁设有多个压力显示装置，所述多个压力显示装置设置在所述弧形外壳的不同弧度处。进一步，所述试验装置还包括能够增加所述供浆管内压力的增压装置。进一步，α弧段产生的主动支护力公式为：其中：α为弧长，r为软管的内径(m)，p为注浆压强(Pa)，Δr为在注浆压强p作用下软管材料产生应变(m)，Er为软管的弹性模量(N/m)。进一步，弧形外壳产生的竖向拉力Fd为：其中：r为软管的内径(m)，p为注浆压强(Pa)，Δr为在注浆压强p作用下软管材料产生应变(m)，Er为软管的弹性模量(N/m)，G1为软管空腔内水的重力(N)，G2为软管的重力(N)。本专利技术有益效果如下：(1)通过增加水压，软管发生以轴向拉伸为主的膨胀向外扩展，在临时支撑杆的导向作用下，与弧形外壳接触，记录通过水压表的示数，确定支架初步成型的基本条件：泵送压力、侧向限定条件(临时支撑杆数量)、软管力学性能，进而确定软管支架现场施工工艺。(2)弧形外壳通过拉线与支承板连接，可以将弧形外壳受到的主动支护力传送到支承板上，通过测力计测试出柔性支架竖向主动支护力。记录水压表示数和测力计示数，将数值带入泵送压力与柔性支架竖向主动支护力的力学关系式，结果显示，本专利技术的试验装置测出的实验数值满足上述关系式，则说明该试验装置能够为柔性支架的支护性能分析和支护设计提供理论依据和数据支撑。(3)通过在弧形外壳的内壁布置压力显示装置，并通过压力显示装置显示软管不同弧段主动支护力的数值，结合水压表的示数，将压力值和软管不同弧段主动支护力的数值带入软管支架不同弧段主动支护力的力学关系式，结果显示，本专利技术的试验装置测出的实验数值满足上述关系式，则该试验装置能够为柔性支架的主动支护性能分析和支护设计提供理论依据和数据支撑。(4)通过设置连接线，将多个软管支架通过连接线连接为一体，同时注浆完成多架软管支架的共同成型和主动支护测试，分析不同软管材料、不同充填材料对连接线的要求，包括数量和力学性能，确定柔性支架支护的施工工艺设计。(5)通过较小的成本投入测试和验证柔性支架的施工工艺，包括柔性软管成型和主动支护，结合试验装置确定柔性软管成型和主动支护的影响因子和权重系数。(6)通过较小的成本投入测试不同软管材料、充填材料对柔性支架的施工工艺影响，有利于建立软管支架的支护设计规范。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为本专利技术实施例未加压时的试验装置示意图；图2为本专利技术实施例加压时的试验装置示意图；图3为本专利技术实施例软管支架不同弧段产生主动支护力的示意图；图4为本专利技术实施例弧形外壳产生竖向拉力的示意图。附图标记：1-弧形外壳；2-软管；3-拉线；4-测力计；5-入口阀门；6-出口阀门；7-水压表；8-支承板；9-临时支撑杆；10-内置软线；11-连接线。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。本专利技术的一个具体实施例，公开了一种用于测试柔性支架力学性能的试验装置，如图1所示，包括弧形外壳1、软管2、拉线3、测力计4、入口阀门5、出口阀门6、水压表7和支承板8；软管2的两端分别与入口阀门5和出口阀门6连接，支承板8的两端分别通过拉线3与弧形外壳1的两端连接，测力计4用来测试软管2的竖向主动支护力，水压表设于供浆管路上，供浆管路用于向软管提供浆料。实施时，将软管2的两端分别安装到入口阀门5和出口阀门6上，形成软管支架，将两个阀门同时打开，调整软管2的位置将管内气泡排出，同时关闭入口阀门5和出口阀门6。将两个阀门同时打开，将出口阀门6缓慢关闭，软管2内压缓慢增加至入口水压，软管2发生膨胀拉伸，整个软管扩展至弧形外壳1，并对弧形外壳1施加主动支护。随着水压逐渐增大，弧形外壳1将受力通过拉线3传送到支承板8上。测试结束后，关闭入口阀门5，将压力封存在软管2内，完成软管支架安全，形成软管支架主动支护，如图2所示。与现有技术相比，本实施例提供的用于测试柔性支架力学性能的试验装置得出的实验数值满足柔性支架的不同弧段产生的主动支护力公式和弧形外壳产生的竖向拉力公式，说明本专利技术构建的试验装置可以用来模拟柔性支架施工现场的工况情况，从而能够为柔性支架的支护性能分析和支护设计提供理论依据和数据支撑。具体来说，一方面，本实施例通过增加水压，软管2发生以轴向拉伸为主的膨胀向外扩展，与弧形外壳1接触，记录通过水压表7的示数，确定支架初步成型的基本条件：泵送压力、侧向限定条件(临时支撑杆数量)、软管力学性能，进而确本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于测试柔性支架力学性能的试验装置，其特征在于，包括弧形外壳、软管、拉线、测力计、入口阀门、出口阀门、水压表和支承板；所述软管的两端分别与所述入口阀门和所述出口阀门连接，所述支承板的两端分别通过所述拉线与所述弧形外壳的两端连接，所述测力计用来测试所述软管的竖向主动支护力，所述水压表设于供浆管路上，所述供浆管路用于向所述软管提供浆料。
【技术特征摘要】
1.一种用于测试柔性支架力学性能的试验装置，其特征在于，包括弧形外壳、软管、拉线、测力计、入口阀门、出口阀门、水压表和支承板；所述软管的两端分别与所述入口阀门和所述出口阀门连接，所述支承板的两端分别通过所述拉线与所述弧形外壳的两端连接，所述测力计用来测试所述软管的竖向主动支护力，所述水压表设于供浆管路上，所述供浆管路用于向所述软管提供浆料。2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括临时支撑杆，且与所述软管可拆卸连接。3.根据权利要求2所述的试验装置，其特征在于，所述临时支撑杆的数量为多个。4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，还包括内置软线，所述内置软线置于所述软管内，用于增加所述软管的抗拉性能。5.根据权利要求4所述的试验装置，其特征在于，所述内置软线的两端分别与所述入口阀门和所述出口阀门连接。6.根据权利要求1所述的试验装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：李学彬，
申请(专利权)人：华北科技学院，
类型：发明
国别省市：河北,13
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