本发明专利技术公开了一种构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置，其解决了现有技术中的试验装置不能够模拟构造应力影响下的锚杆受冲击破坏这一技术问题。其包括六面体试件、试件盒、锚杆、以及加载在试件盒上的和前、后加载单元，左、右加载单元及顶部加载单元，锚杆安装在试件的锚孔中，其中左加载单元包括冲击重块、提升装置、导向杆、冲击底座、翘杆和加载装置，通过提升装置向冲击重块提供竖向应力，翘杆将竖向应力转化为试件的侧向力，强力弹簧瞬间膨胀伸长，对试件迅速进行补充加载，补充能量，模拟了外部围岩对煤岩体的进一步挤压做功；爆裂出的岩块对锚杆产生冲击作用，从而模拟工程现场中锚杆受冲击破坏情况。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩土工程中锚杆受冲击破坏的测定
，具体涉及一种构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置。
技术介绍
锚杆预紧力大小的施加及其预紧后的受力情况和破碎围岩的强度密切相关，而复杂围岩环境的存在要求施加不同的锚杆预紧力，预紧力过小达不到提高围岩锚固体强度的目的，而较大的预紧力也可能造成破碎围岩的进一步加剧，两者均会造成锚杆支护围岩作用的失效。因而，合理的锚杆预紧力大小的施加对锚杆支护矿山巷道、硐室、隧道等破碎围岩的强度强化具有重要意义。目前，公知的锚杆受力测定装置有弹性元件电力测力计、液压枕指针式示测力计和锚杆体的固定扭矩螺帽等多种测定装置，测力元件直接安装到锚杆的外露端，测定锚杆的受力状况，但由于测力计体积较大、造价高和使用不便，其只限于工程中极少量锚杆预紧力及其受力状况的抽查或试验研究，不能对工程中所有的锚杆的预紧力及其受力状况进行测定，这为排除由于施工中锚杆的预紧力不足而带来的安全隐患造成困难。随着煤炭开采深度不断增加，开采难度不断增大，煤岩体受到的高应力愈加强烈，在这种条件下应用的锚杆，其受冲击破坏能力变得尤为重要，因而，进行锚杆受冲击破坏模拟试验对矿山巷道、硐室等有效支护具有重要意义。现有技术中的实验室测试设备仅能模拟重力影响下的冲击地压(竖向冲击)发生机理，并不能够模拟构造应力影响下的冲击地压(侧向冲击)发生机理，导致不能真实反映在复杂条件下发生冲击地压时锚杆对围岩的支护效果。
技术实现思路
针对上述现有技术中测试设备存在的缺陷，本专利技术提出了一种构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置，该装置通过模拟外部围岩对煤岩体的挤压做功，进一步使得煤岩体爆裂对对锚杆产生冲击作用，从而模拟工程现场中锚杆受冲击破坏情况。其技术解决方案包括：一种构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置，其包括六面体试件、试件盒、锚杆、以及加载在所述试件盒上的前、后加载单元，左、右加载单元及顶部加载单元，所述锚杆安装在试件的锚孔中，所述锚杆与所述试件一起放置在所述试件盒中，所述左加载单元包括冲击重块、提升装置、导向杆、冲击底座、翘杆和加载装置，冲击重块套在所述导向杆上，并
与所述导向杆之间形成滑动连接，所述提升装置与所述冲击重块的顶部连接，以控制所述冲击重块的上升或下降，下降后的冲击重块落在所述冲击底座上，所述冲击底座连接所述翘杆；所述加载装置包括加载架、加载油缸和强力弹簧，所述加载架的主框架是由两个面积不同的矩形板平行排布而成，其中，面积小的矩形板在靠近所述试件盒的一侧，在面积大的矩形板的中心处设置有通孔，在所述通孔外围设置有若干个圆孔，所述加载油缸连接有两个加载杆，所述翘杆与其中一个加载杆连接，另一个加载杆穿过所述通孔并贴合在面积小的矩形板外侧，在每个圆孔上安装有紧固螺栓，所述强力弹簧的一端粘贴在面积小的矩形板内侧，另一端贴合在所述试件盒上。上述的构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置，在靠近左加载单元的试件盒的端面上焊接有端盖，端盖为回型板结构。上述的构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置，翘杆斜向设置，在翘杆的底部设置有翘杆支撑座，翘杆与加载杆通过连接头连接。上述的构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置，顶部加载单元，前、后加载单元和右加载单元均包括加载油缸和与所述加载油缸连接的加载杆，加载杆贴合在试件盒上。上述的构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置，提升装置包括马达、马达轴和绞盘，所述绞盘套在所述马达轴上，所述绞盘上缠绕有绳索，所述绳索的另一头与所述冲击重块的顶部连接。上述的构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置，马达配设有马达底座，马达轴配设有马达轴支撑座，绳索是由钢材料制成的。上述的构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置，试件盒与顶部加载单元，左、右加载单元和前、后加载单元中的加载杆贴合处均设置有加载垫块。上述的构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置，试件盒的底部固定在试件盒支撑架上，试件盒支撑架下方为底座板。上述的构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置，加载垫块由刚性材质制成。上述的构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置，锚杆通过树脂锚固剂固定在试件中部。本专利技术所带来的有益技术效果：本专利技术利用冲击重块下落的重力，再结合翘杆原理，将竖直方向的冲击力转变为侧向的冲击力，与直接进行侧向冲击相比，在实现条件上要简单，比如如果使用侧向冲击，需要设置侧向冲击装置，并且该装置需单独设置储能装置，实现起来较为复杂。实现竖向冲击力起决定性作用的是冲击重块和翘杆机构。通过顶部、前后、左右加载单元，对试件进行预加载，
其中左加载单元的弹簧上紧紧固螺栓即可进行加载，预加载使得试件达到初始高应力状态，然后冲击重块的冲击力传递至试件，对试件进行冲击，试件收到冲击后发生破坏，而此时加载杆不再能够及时对试件进补充加载，这时，由于左侧弹簧具有弹性，所以能够及时进行补充加载。在左加载单元中，通过翘杆原理将提升装置提供给冲击重块的竖直方向的冲击力传递至试件的侧向，用来模拟试件受构造应力影响下发生冲击地压；通过加载油缸和强力弹簧对试件施加压力，使其处于高应力状态下，通过冲击重块对试件施加侧向冲击荷载，由于强力弹簧具有高能量弹性，不会像常规刚性立柱一样对冲击荷载造成支撑效应影响，实现了让试件在持续荷载条件下承受冲击荷载的目标；试件在高应力及冲击扰动条件下破坏，其强度降低并发生一定压缩破坏，在这个过程中强力弹簧瞬间膨胀伸长，对试件迅速进行补充加载，即补充能量，模拟了外部围岩对煤岩体的进一步挤压做功，爆裂出的岩块对锚杆产生冲击作用，从而模拟工程现场中锚杆受冲击破坏。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步说明：图1为本专利技术构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置主视图；图2为本专利技术构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置正视图；图3主要示出了左加载单元中加载装置部分示意图；图中，1、冲击重块，2、马达，3、绞盘，4、马达轴，5.马达轴支撑座，6、绳索，7、马达底座，8、导向杆，9、试件盒框架，10、前后加载垫块，11、上下加载垫块，12、左右加载垫块，13、试件，14、前后加载油缸，15、前后支撑板，16、前后支撑柱，17、顶部加载油缸，18、上支撑板，19、上下支撑柱，20、冲击底座，21、翘杆，22、翘杆支撑座，23、连接头，24、左加载杆，25、左加载杆支撑座，26、加载架，27、强力弹簧，28、端盖，29、右加载油缸，30、右支撑板，31、试件盒支撑架，32、底座板，33、锚杆。具体实施方式本专利技术提出了一种构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置，为了使本专利技术的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本专利技术做详细说明。结合图1和图2所示，本专利技术构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置具体包括六面体的试件盒、六面体的试件13、锚杆和加载机构，试件盒外套有试件盒框架9，锚杆33通过锚固剂固定在试件13的中部，并与试件13一起放置在试件盒中，加载机构对试件盒的顶、左、右、前、后六个面施加载荷，即分别为前后、左右、顶部加载，其中，前后加载单元包括前后加载油缸14、前后支撑板15和前后支撑柱16，加载油缸14连接的加载杆贴合在试件
盒表面，在贴合处设置有前后加载垫块10，顶部加载本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置，其包括六面体试件、试件盒、锚杆、以及加载在所述试件盒上的前、后加载单元，左、右加载单元及顶部加载单元，其特征在于：所述锚杆安装在试件的锚孔中，所述锚杆与所述试件一起放置在所述试件盒中，所述左加载单元包括冲击重块、提升装置、导向杆、冲击底座、翘杆和加载装置，冲击重块套在所述导向杆上，并与所述导向杆之间形成滑动连接，所述提升装置与所述冲击重块的顶部连接，以控制所述冲击重块的上升或下降，下降后的冲击重块落在所述冲击底座上，所述冲击底座连接所述翘杆；所述加载装置包括加载架、加载油缸和强力弹簧，所述加载架的主框架是由两个面积不同的矩形板平行排布而成，其中，面积小的矩形板在靠近所述试件盒的一侧，在面积大的矩形板的中心处设置有通孔，在所述通孔外围设置有若干个圆孔，所述加载油缸连接有两个加载杆，所述翘杆与其中一个加载杆连接，另一个加载杆穿过所述通孔并贴合在面积小的矩形板外侧，在每个圆孔上安装有紧固螺栓，所述强力弹簧的一端粘贴在面积小的矩形板内侧，另一端贴合在所述试件盒上。
【技术特征摘要】
1.一种构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置，其包括六面体试件、试件盒、锚杆、以及加载在所述试件盒上的前、后加载单元，左、右加载单元及顶部加载单元，其特征在于：所述锚杆安装在试件的锚孔中，所述锚杆与所述试件一起放置在所述试件盒中，所述左加载单元包括冲击重块、提升装置、导向杆、冲击底座、翘杆和加载装置，冲击重块套在所述导向杆上，并与所述导向杆之间形成滑动连接，所述提升装置与所述冲击重块的顶部连接，以控制所述冲击重块的上升或下降，下降后的冲击重块落在所述冲击底座上，所述冲击底座连接所述翘杆；所述加载装置包括加载架、加载油缸和强力弹簧，所述加载架的主框架是由两个面积不同的矩形板平行排布而成，其中，面积小的矩形板在靠近所述试件盒的一侧，在面积大的矩形板的中心处设置有通孔，在所述通孔外围设置有若干个圆孔，所述加载油缸连接有两个加载杆，所述翘杆与其中一个加载杆连接，另一个加载杆穿过所述通孔并贴合在面积小的矩形板外侧，在每个圆孔上安装有紧固螺栓，所述强力弹簧的一端粘贴在面积小的矩形板内侧，另一端贴合在所述试件盒上。2.根据权利要求1所述的构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置，其特征在于：在靠近所述左加载单元的试件盒的端面上焊接有端盖，所述端盖为回型板结构。3.根据权利要求1所述的构造应力影响下锚杆受冲击破坏模拟试验装置，其特征在于：所述翘杆斜向设置，在所述翘...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋宇静，刘建康，王刚，王冬冬，张学朋，栾恒杰，王长盛，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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