一种用于巷道围岩锚固体力学性能测试的试验系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于巷道围岩锚固体力学性能测试的试验系统，包括支撑装置，所述的支撑装置分为左、中、右三部分，中部分内部设有待测锚固体模型；左、右部分内部设置有柔性加载气囊，所述的柔性加载气囊与待测锚固体模型之间安装有弹性橡胶传力层；所述的柔性加载气囊与第一动力源相连，实现该气囊的充排气；所述的第一动力源与中心控制系统相连，可实现包括但不限于单纯加卸载、循环荷载工况下的锚固体力学性能的有效测试。

A test system for testing mechanical properties of surrounding rock of roadway surrounding rock

The utility model discloses an experimental system for testing the mechanical properties of roadway surrounding rock anchors, including a supporting device. The supporting device is divided into three parts, left, middle and right. The middle part of the middle part is equipped with an anchor solid model, and a flexible loading air bag is arranged inside the left and right parts, and the flexible loading air bag is and needs to be loaded. The elastic rubber force layer is installed between the anchor solid model, and the flexible loading air bag is connected to the first power source to realize the air bag filling and exhaust. The first power source is connected with the central control system, and the effective measurement of the mechanical properties of the anchor solid including but not limited to the simple loading and cyclic loading can be realized. Try.

【技术实现步骤摘要】
一种用于巷道围岩锚固体力学性能测试的试验系统
本技术涉及巷道支护技术测试领域，尤其涉及一种用于巷道围岩锚固体力学性能测试的试验系统。
技术介绍
随着煤炭资源开采深度逐年增加，矿井开采逐渐转向深部。在深部高地应力条件下，当巷道开挖后，由于强开挖卸荷效应与应力重分布现象，造成巷道周边一定范围内围岩产生松动破坏。此时，通过安装锚杆并施加一定的预应力，可为松动破坏范围内围岩提供径向约束，使锚杆与围岩形成锚固体承载结构，共同抵抗外部围岩传来的围岩压力作用，有效控制围岩变形破坏，已成为解决巷道稳定性问题最经济有效的方法之一。锚固体承载结构能否有效形成是影响巷道围岩稳定性的关键。一方面，锚固体力学性能受围岩强度等级、锚杆长度、布设方式、杆体直径、锚固长度、预应力、杆体材质强度等级及锚固剂强度等级等参数的影响。此外，受巷道循环爆破开挖震动影响或临近开采扰动效应影响，锚固体将不可避免的受到周期循环荷载或单纯加卸载等荷载作用工况的影响，这也成为影响锚固体力学性能的重要因素。然而，目前大多数学者在研究锚固体力学性能时，往往选择单一的锚杆或者围岩体进行研究，缺乏对不同锚固设计参数下锚固体力学性能进行深入研究。而且，现有常规试验装置，也难以实现对锚固体力学性能的有效测试。。
技术实现思路
本技术针对在不同围岩强度等级、锚固设计参数及荷载作用工况下，锚固体缺乏有效试验装置的不足，提出了一种用于巷道围岩锚固体力学性能测试的试验系统，可实现不同锚杆长度、布设方式、杆体直径、锚固长度、预应力、杆体材质强度等级及锚固剂强度等级下锚固体力学性能的有效测试。同时，借助中心控制系统和各类测试传感器，还可模拟不同围岩应力状态及单纯加卸载、循环加卸载等不同荷载作用工况。为实现上述目的，本技术的具体技术方案如下：一种用于巷道围岩锚固体力学性能测试的试验系统，包括支撑装置，所述的支撑装置分为左、中、右三部分，中部分内部设有待测锚固体模型；左、右部分内部设置有柔性加载气囊，所述的柔性加载气囊与待测锚固体模型之间安装有弹性橡胶传力层；所述的柔性加载气囊与第一动力源相连，实现该气囊的充排气；所述的第一动力源与中心控制系统相连，可实现单纯加卸载、循环荷载工况下的锚固体力学性能的有效测试。进一步的，所述的支撑装置包括底部基座，底部基座上表面左、右两端部设置有约束护罩，底部基座上表面两端部约束护罩之间安装有可视化面框，共同构成了支撑装置左、中、右三部分。进一步地，所述约束护罩顶部及周边由钢板围护而成，且朝向待测锚固体模型的一侧为开口设置。进一步地，所述的可视化面框由U形钢板制作而成，可视化面框前、后两端部其中一侧的钢板设置开口，开口部位活动设置有端部挡板，端部挡板尺寸与待测锚固体模型横截面尺寸一致。当拆除端部挡板后，可模拟巷道围岩开挖卸荷效应，待测锚固体模型拆除端部挡板后的该侧模型表面可模拟靠近巷道内部的围岩临空面。进一步地，所述的可视化面框顶部为环框形结构，环框形结构下表面嵌有高强玻璃，可用于待测锚固体模型破裂演化过程的实时可视化监测。进一步地，所述的约束护罩及可视化面框底部均可设有外伸翼缘，用于和底部基座的连接。进一步地，所述的柔性加载气囊安装于约束护罩内部。所述的柔性加载气囊通过进、排气管与第一动力源相连，实现柔性加载气囊的充排气；所述的第一动力源为高压气泵。进一步的，所述的柔性加载气囊及待测锚固体模型内部围岩、锚杆、锚固剂等部位安装有应力监测传感器，待测锚固体模型临空面处安装有位移监测传感器和声发射监测传感器，所述的应力监测传感器、位移监测传感器、声发射监测传感器与中心控制系统相连。本技术的有益效果是：1）本技术提出的一种用于巷道围岩锚固体力学性能测试的试验系统，可实现不同锚杆长度、布设方式、杆体直径、锚固长度、预应力、杆体材质强度等级、锚固剂强度等级、围岩应力状态、荷载作用工况下锚固体力学性能的有效测试，功能性强，弥补了常规试验系统难以有效测试的不足；2）本技术借助柔性加载气囊及弹性橡胶传力层可实现与待测锚固体模型的面-面接触，确保作用在待测锚固体模型的加载压力分布更均匀，提高试验精度；3）本技术借助中心控制系统及各类测试传感器，可以模拟不同围岩应力状态及单纯加卸载、循环加卸载等不同荷载作用工况，符合现场巷道锚固围岩的受力特点；4）本技术该种试验系统各构件均可采用组合式连接，拆卸方便，操作简单。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是本技术实施例试验系统安装锚杆后的横断面俯视图。图2是本技术实施例试验系统安装锚杆后的俯视图。图3是本技术实施例试验系统安装锚杆后的正视图。图4是本技术实施例试验系统安装锚杆前的横断面俯视图。图5是本技术实施例试验系统安装锚杆前的俯视图。图6是本技术实施例试验系统安装锚杆前的正视图。图7是本技术实施例测试评价方法的流程图。其中：1—底部基座；2—约束护罩；3—可视化面框；4—待测锚固体模型；5—端部挡板；6—柔性加载气囊；7—高压气泵；8—锚杆；9—锚固剂；10—中心控制系统；11—进气管；12—锚杆托盘；13—螺母；14—排气管；15—弹性橡胶传力层；16—高强玻璃。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在不足，为了解决如上的技术问题，本技术提出了一种用于巷道围岩锚固体力学性能测试的试验系统，并给出了具体测试评价方法，可有效解决上述问题，并可实现不同锚杆长度、布设方式、杆体直径、锚固长度、预应力、杆体材质强度等级、锚固剂强度等级、围岩应力状态、荷载作用工况下锚固体力学性能的有效测试。现以单根锚杆的待测锚固体模型为例，对其具体实施方式进行如下阐述：本申请的一种典型的实施方式中，如图1~图6所示，一种用于巷道围岩锚固体力学性能测试的试验系统，在图1~图6中整个系统是以矩形巷道断面为例进行的示意，若巷道断面为圆形或其他形状时，该系统可以设计为圆弧形或其他相应的形状；具体的，包括支撑装置，所述的支撑装置分为左、中、右三部分，中部分内部设有待测锚固体模型4；左、右部分内部设置有柔性加载气囊6，所述的柔性加载气囊6与待测锚固体模型4之间安装有弹性橡胶传力层15；所述的柔性加载气囊6与第一动力源相连，实现该柔性加载气囊6的充排气；所述的第一动力源与中心控制系统10相连，可实现单纯加卸载、循环荷载工况下的锚固体力学性能的有效测试。所述的支撑装置包括底部基座1，底部基座1上表面左、右两端部设置有约束护罩2，底部基座1上表面两端部约束护罩2之间安装有可视化面框3，共同构成了支撑装置左、中、右三部分。所述的底部基座本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于巷道围岩锚固体力学性能测试的试验系统，其特征在于，包括支撑装置，所述的支撑装置分为左、中、右三部分，中部分内部设有待测锚固体模型；左、右部分内部设置有柔性加载气囊，所述的柔性加载气囊与待测锚固体模型之间安装有弹性橡胶传力层；所述的柔性加载气囊与第一动力源相连，实现该气囊的充排气；所述的第一动力源与中心控制系统相连，可实现单纯加卸载、循环荷载工况下的锚固体力学性能的有效测试。

【技术特征摘要】
1.一种用于巷道围岩锚固体力学性能测试的试验系统，其特征在于，包括支撑装置，所述的支撑装置分为左、中、右三部分，中部分内部设有待测锚固体模型；左、右部分内部设置有柔性加载气囊，所述的柔性加载气囊与待测锚固体模型之间安装有弹性橡胶传力层；所述的柔性加载气囊与第一动力源相连，实现该气囊的充排气；所述的第一动力源与中心控制系统相连，可实现单纯加卸载、循环荷载工况下的锚固体力学性能的有效测试。2.如权利要求1中的一种用于巷道围岩锚固体力学性能测试的试验系统，其特征在于，所述的支撑装置包括底部基座，底部基座上表面左、右两端部设置有约束护罩，底部基座上表面两端部约束护罩之间安装有可视化面框，共同构成了支撑装置左、中、右三部分；所述约束护罩顶部及周边由钢板围护而成，且朝向待测锚固体模型的一侧为开口设置。3.如权利要求2中的一种用于巷道围岩锚固体力学性能测试的试验系统，其特征在于，所述的可视化面框由U形钢板制作而成，可视化面框前、后两端部其中一侧的钢板设置开口，开口部位活动设置有端部...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪涛，刘平，徐良，宋茜，朱同宇，逄晓腾，刘超，荣钊，刘向群，万金锁，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：新型
国别省市：山东,37