一种管缝锚杆锚固力测试装置及其使用方法制造方法及图纸

一种管缝锚杆锚固力测试装置及其使用方法，该测试装置包括台阶变径式拉杆，较粗的拉杆前段插入锚杆杆体后端，并通过由连接块和连接板构成的连接组件和挡环加固螺栓与锚杆杆体后端连接；较细的拉杆后段上前后依次安装反力支架、穿心式千斤顶、锚杆测力计和弹簧位移计。用该装置测试管缝锚杆锚固力时，在千斤顶注油加载过程中用随时采集锚杆测力计测得的拉拔力和弹簧位移计测得的锚杆位移量，当拉拔力不再增加或锚杆杆体发生断裂时停止加载，此时测得的拉拔力即为管缝锚杆的锚固力。该装置的优点是可确保拉杆与锚杆杆体在拉拔过程中保持同轴，提高测试结果的可靠性；可避免单纯用锚杆挡环承受拉力造成挡环损坏使测试失败现象；装置构件可拆卸重复使用。

A Testing Device for the Anchorage Force of Pipe Seam Anchor and Its Application Method

A test device for anchoring force of pipe-seam anchor and its application method include Step-Changing diameter pull rod, thick pull rod inserted in the back end of the bolt body, and connected with the back end of the bolt body by connecting blocks and connecting plates and retaining ring reinforcement bolts; reaction bracket, piercing Jack and anchor rod are installed in turn on the back end of the finer pull rod. Count the spring displacement meter. When using this device to test the anchoring force of the slotted anchor rod, the pulling force measured by the bolt dynamometer and the displacement of the bolt measured by the spring displacement meter are collected at any time during the oil injection loading process of the jack. When the pulling force no longer increases or the bolt body breaks, the loading stops. At this time, the pulling force measured is the anchoring force of the slotted anchor rod. The advantages of the device are that it can ensure that the tie rod and the bolt body are coaxial in the drawing process and improve the reliability of the test results; it can avoid the failure of the test caused by the damage of the retaining ring caused by the pulling force of the bolt retaining ring alone; and the device components can be disassembled and reused.

【技术实现步骤摘要】
一种管缝锚杆锚固力测试装置及其使用方法
本专利技术涉及岩土工程支护领域，特别是一种管缝锚杆锚固力测试装置及其使用方法。
技术介绍
管缝锚杆是由高强度钢板卷制而成的沿全长纵向开缝的长钢管状杆体和安装在杆体尾部的承托装置(包括托盘和挡环)构成，其横截面为“C”型断面且钢管外径沿着纵向方向逐渐减小，属于全长锚固型摩擦式预应力锚杆。其锚固机理是通过外力将管缝锚杆安装于比管径小2～3mm的钻孔中，在钻孔壁的约束下，对围岩产生沿钢管全长分布的径向挤压力和轴向摩擦力，配合锚杆承托装置的承载力，使得锚杆附近围岩处于三向应力状态，最终起到加固围岩，稳定支护的作用。管缝锚杆的支护效果受地质条件、钻孔质量和安装工艺等多种因素影响。因此，开展管缝锚杆现场拉拔实验，准确测定其锚固力，掌握其安装质量，测试其支护效果，对保障井巷工程稳定、矿山安全开采具有重要意义。然而，由于管缝锚杆杆体直径较大，无法直接穿过常规锚杆拉拔仪中心孔进行拉拔测试，所以对管缝锚杆的现场拉拔测试一直是一个技术难题。为了进行管缝锚杆现场拉拔测试，国内部分学者设计了不同形式的拉拔装置，例如：CN205483973U号专利文献披露了焊接金属拉杆的方法，在安装完毕的管缝锚杆尾端焊接金属杆，通过对金属杆进行拉拔以测得管缝锚杆的锚固力。该方法解决了管缝锚杆杆体无法直接拉拔的难题，且操作简便；缺点是焊接处成为薄弱点，拉拔过程中容易断裂失效；当锚杆安装于倾斜钻孔时，难以保证焊接的金属杆与管缝锚杆同轴，所测锚固力不准确；且该金属杆为一次性使用，不能重复利用。CN104526602B号专利文献和CN202596757U号专利文献披露了采用夹具的拉拔连接装置，在安装完毕的管缝锚杆尾端利用夹具夹住管缝锚杆挡环进行拉拔测试。通过拉拔仪拉动与夹具相连的拉杆即可测得锚固力。该装置的优点是操作简单，装置可以重复利用；缺点是拉拔测试时挡环易被拉脱落，导致无法测得锚固力；同时也难以保证拉杆与管缝锚杆同轴，所测锚固力不可靠；管缝锚杆被夹具夹紧，易导致锚杆变形，使所测锚固力不够准确。CN202596757U号专利文献披露了利用两个楔形块咬合锚杆的拉拔连接装置，在安装完成的管缝锚杆内部安装两个楔形块，两楔形块通过螺纹与金属杆连接，通过拉拔楔形块咬合的金属杆测得锚固力。该装置的优点是结构简单，操作方便，且装置可重复利用；缺点是楔形块挤压锚杆与孔壁，间接增大了锚杆与孔壁的摩擦力，导致所测锚固力偏大；且在拉拔过程中很难保证金属杆与管缝锚杆同轴，导致所测锚固力不准确可靠。CN105548001A号专利文献披露了采用卡环加U型卡槽连接金属杆的拉拔连接装置，利用嵌入U型卡槽的卡环夹紧管缝锚杆尾端，再将U型卡槽与金属杆连接，通过拉拔金属杆测试管缝锚杆的锚固力。该装置的优点是可以拆卸重复利用，且根据管缝锚杆的倾角可调节拉拔装置的方向，保证二者同轴；缺点是该拉拔连接装置直接依靠挡环传递拉力，易导致挡环脱落，使测试失败。
技术实现思路
针对上述现有管缝锚杆锚固力测试装置存在的问题，本专利技术的目的是提供一种拉拔过程中可使管缝锚杆与拉拔装置保持同轴牢固连接、锚固力测试结果准确可靠、装置可重复使用的管缝锚杆锚固力测试装置。本专利技术还提供该管缝锚杆锚固力测试装置的使用方法。本专利技术提供的管缝锚杆锚固力测试装置，包括拉杆、连接拉杆与管缝锚杆的连接组件、反力支架、穿心式千斤顶、锚杆测力计和弹簧位移计；所述拉杆分为台阶式变径的拉杆前段和拉杆后段，拉杆前段的直径大于拉杆后段的直径；拉杆前段的长度为100～150mm，其直径比管缝锚杆杆体后端的内径小2～3mm(可插入管缝锚杆杆体中)，拉杆前段上有可供锚杆挡环加固螺栓穿越的挡环加固螺栓穿孔；拉杆后段的直径为18mm～25mm，长度为800～950mm，全长加工有螺纹；所述连接拉杆与管缝锚杆的连接组件包括连接块和连接板；所述连接块通过连接块中心孔可套接在所述拉杆后段的前端部；所述连接板为分体式，通过对接螺栓对接成一体，通过连接板中心孔套接在锚杆挡环前面的管缝锚杆杆体上，并通过连接螺栓与所述连接块紧固成一体；所述反力支架包括带有四个支撑腿的方形座板和反力垫片；所述反力垫片通过其直径大于管缝锚杆杆体外径的反力垫片中心孔套在管缝锚杆杆体上，并与管缝锚杆周围的岩壁贴靠；所述座板通过座板中心孔与所述拉杆后段套接，四个支撑腿与反力垫片顶靠；所述穿心式千斤顶通过其中心孔穿在拉杆后段上，其底座与反力支架的座板贴靠，其顶座与套在拉杆后段上的均力钢环贴靠；所述锚杆测力计通过其中心孔穿在穿心式千斤顶后部的拉杆后段上，其受力面与所述均力钢环贴靠，其前端与套在拉杆后段上的固定环贴靠，固定环后部有与拉杆后段螺纹连接的锁紧螺母；所述弹簧位移计的指针顶着所述固定环，并通过与管缝锚杆轴向平行的弹簧位移计连接杆与所述反力垫片连接。上述管缝锚杆锚固力测试装置的使用方法包括以下步骤：步骤1、按以下顺序安装管缝锚杆锚固力测试装置1)取下管缝锚杆的托板，先将分体式连接板的两部分对接，对接时，利用连接板中心孔靠近锚杆挡环前面将连接板套在管缝锚杆杆体上，并用对接螺栓将分体式连接板对接成一体，在连接板上通过螺栓孔插入连接螺栓的螺杆；然后将反力支架中的反力垫片套在分体式连接板前面的管缝锚杆杆体上；此后将管缝锚杆打入钻孔中；2)将拉杆前段插入管缝锚杆杆体后端的内部，穿入锚杆挡环加固螺栓，使拉杆前段与管缝锚杆连接；3)将连接块套在拉杆后段的前端部，并用连接螺栓将其与连接板连接，通过拧紧连接螺栓的螺母使连接板与连接块紧固连接，由连接板和连接块将锚杆挡环连同锚杆挡环后面的锚杆端部一起夹紧；4)将反力支架靠近连接块套在拉杆后段上，使反力支架的支撑腿与反力垫片顶靠；5)将穿心式千斤顶的底座紧贴反力支架的座板安装在拉杆后段上，然后将均力钢环紧贴穿心式千斤顶的顶座套在拉杆后段上；6)将锚杆测力计的受力面紧贴均力钢环套在拉杆后段上，然后将固定环紧贴锚杆测力计的前端套在拉杆后段上，在固定环后部的拉杆后段上拧上锁紧螺母；通过旋拧锁紧螺母使锚杆测力计、穿心式千斤顶和反力支架相互靠紧，反力支架的支撑腿通过反力垫片与岩壁靠紧；7)将弹簧位移计的指针顶着固定环，将弹簧位移计连接杆一端与弹簧位移计连接，另一端固定在反力支架的反力垫片上；步骤2、对管缝锚杆的锚固力进行测试向穿心式千斤顶匀速注油加载，加载过程中用静态数据采集仪随时采集拉拔力和弹簧位移计测得的管缝锚杆被拉出钻孔的位移，当拉拔力不再增加时(此时锚杆被拉松动)或管缝锚杆杆体发生断裂时停止加载，此时测得的拉拔力即为管缝锚杆的锚固力，至此完成管缝锚杆锚固力的测试；步骤3、完成管缝锚杆锚固力测试后使穿心式千斤顶卸载，然后将弹簧位移计及弹簧位移计连杆卸下；再依次将锁紧螺母、固定环、锚杆测力计、均力钢环、穿心式千斤顶从拉杆上卸下；再将分体式连接板与连接块的连接螺栓的螺母拧下，取出锚杆挡环加固螺栓，将拉杆前段连同连接块从管缝锚杆中抽出，将连接块从拉杆上卸下；再将分体式连接板的对接螺栓取出，将分体式连接板分开，连同连接螺栓一起从管缝锚杆上拆卸下来；最后将反力垫片卸下；拆卸下来的拉杆、连接拉杆与管缝锚杆的连接组件和反力支架可重复使用。本专利技术的有益效果：1、本专利技术管缝锚杆锚固力测试装置中的拉杆通过连接组件、紧固螺栓及反力支架与管缝锚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管缝锚杆锚固力测试装置，其特征在于：包括拉杆(8)、连接拉杆与管缝锚杆的连接组件、反力支架(16)、穿心式千斤顶(9)、锚杆测力计(11)和弹簧位移计(13)；所述拉杆(8)分为台阶式变径的拉杆前段和拉杆后段，拉杆前段的直径大于拉杆后段的直径；拉杆前段的长度为100～150mm，其直径比管缝锚杆杆体(5)后端的内径小2～3mm，拉杆前段上有可供锚杆挡环加固螺栓(4)穿越的挡环加固螺栓穿孔(18)；拉杆后段的直径为18mm～25mm，长度为800～950mm，全长加工有螺纹；所述连接拉杆与管缝锚杆的连接组件包括连接块(7)和连接板(3)；所述连接块(7)通过连接块中心孔(19)可套接在所述拉杆后段的前端部；所述连接板(3)为分体式，通过对接螺栓(21)对接成一体，通过连接板中心孔(22)套接在锚杆挡环(17)前面的管缝锚杆杆体上，并通过连接螺栓(6)与所述连接块紧固成一体；所述反力支架(16)包括带有四个支撑腿(161)的方形座板(162)和反力垫片(2)；所述反力垫片(2)通过其直径大于管缝锚杆杆体外径的反力垫片中心孔(24)套在管缝锚杆杆体上，并与管缝锚杆周围的岩壁(1)贴靠；所述座板通过座板中心孔(163)与所述拉杆后段套接，四个支撑腿与反力垫片顶靠；所述穿心式千斤顶(9)通过其中心孔穿在拉杆后段上，其底座与反力支架的座板贴靠，其顶座与套在拉杆后段上的均力钢环(10)贴靠；所述锚杆测力计(11)通过其中心孔穿在穿心式千斤顶后部的拉杆后段上，其受力面与所述均力钢环贴靠，其前端与套在拉杆后段上的固定环(12)贴靠，固定环后部有与拉杆后段螺纹连接的锁紧螺母(14)；所述弹簧位移计(13)的指针顶着所述固定环，并通过与管缝锚杆轴向平行的弹簧位移计连接杆(15)与所述反力垫片连接。...

【技术特征摘要】
1.一种管缝锚杆锚固力测试装置，其特征在于：包括拉杆(8)、连接拉杆与管缝锚杆的连接组件、反力支架(16)、穿心式千斤顶(9)、锚杆测力计(11)和弹簧位移计(13)；所述拉杆(8)分为台阶式变径的拉杆前段和拉杆后段，拉杆前段的直径大于拉杆后段的直径；拉杆前段的长度为100～150mm，其直径比管缝锚杆杆体(5)后端的内径小2～3mm，拉杆前段上有可供锚杆挡环加固螺栓(4)穿越的挡环加固螺栓穿孔(18)；拉杆后段的直径为18mm～25mm，长度为800～950mm，全长加工有螺纹；所述连接拉杆与管缝锚杆的连接组件包括连接块(7)和连接板(3)；所述连接块(7)通过连接块中心孔(19)可套接在所述拉杆后段的前端部；所述连接板(3)为分体式，通过对接螺栓(21)对接成一体，通过连接板中心孔(22)套接在锚杆挡环(17)前面的管缝锚杆杆体上，并通过连接螺栓(6)与所述连接块紧固成一体；所述反力支架(16)包括带有四个支撑腿(161)的方形座板(162)和反力垫片(2)；所述反力垫片(2)通过其直径大于管缝锚杆杆体外径的反力垫片中心孔(24)套在管缝锚杆杆体上，并与管缝锚杆周围的岩壁(1)贴靠；所述座板通过座板中心孔(163)与所述拉杆后段套接，四个支撑腿与反力垫片顶靠；所述穿心式千斤顶(9)通过其中心孔穿在拉杆后段上，其底座与反力支架的座板贴靠，其顶座与套在拉杆后段上的均力钢环(10)贴靠；所述锚杆测力计(11)通过其中心孔穿在穿心式千斤顶后部的拉杆后段上，其受力面与所述均力钢环贴靠，其前端与套在拉杆后段上的固定环(12)贴靠，固定环后部有与拉杆后段螺纹连接的锁紧螺母(14)；所述弹簧位移计(13)的指针顶着所述固定环，并通过与管缝锚杆轴向平行的弹簧位移计连接杆(15)与所述反力垫片连接。2.权利要求1所述管缝锚杆锚固力测试装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、按以下顺序安装管缝锚杆锚固力测试装置1)取下管缝锚杆的托板，先将分体式连接板的两部分对接，对接时，利用连接板中心孔靠近锚杆挡环前面将连接板套在...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐帅，陈远明，侯朋远，朱晨迪，刘德平，邬金，高振领，孙玉福，刘建坤，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21