一种锚杆拉剪强度试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种锚杆拉剪强度试验装置及试验方法，包括由锚固墙、反力墙以及四根立柱组成的长方体框架结构，所述锚固墙到所述反力墙之间还依次设置有与四根所述立柱滑动连接的剪力墙和拉剪滑块，所述拉剪滑块上开有供四个所述立柱穿过的条形孔，所述锚固墙、所述剪力墙以及所述拉剪滑块的中部均开有一个供试验用锚杆穿过的通孔，锚杆的两端分别穿出所述锚固墙与拉剪滑块之外并安装托盘和螺母，模拟外锚段支护，其能够测试锚杆拉剪复合变形强度的试验装置，为煤矿锚杆支护理论和支护设计提供可靠的基础试验平台和数据资料。

A test device and method for tensile shear strength of bolt

The invention discloses a bolt tensile shear strength test device and a test method, which comprises a rectangular frame structure composed of an anchor wall, a reaction wall and four columns. Between the anchor wall and the reaction wall, there are shear walls and a tensile shear slide block which are connected with the four columns in sequence. The tensile shear slide block is provided with a strip hole for the four columns to pass through The anchor wall, the shear wall and the middle part of the pull shear slider are all provided with a through hole for the anchor bolt to pass through. The two ends of the anchor bolt pass through the anchor wall and the pull shear slider respectively and install a tray and a nut to simulate the support of the outer anchor section. The test device which can test the pull shear composite deformation strength of the anchor bolt provides a reliable basis for the support theory and design of the anchor bolt in the coal mine Basic test platform and data.

【技术实现步骤摘要】
一种锚杆拉剪强度试验装置及试验方法
本专利技术涉及锚杆拉剪强度试验装置领域，具体涉及一种锚杆拉剪强度试验装置及试验方法。
技术介绍
目前，我国煤矿井下巷道围岩大多采用锚杆支护，锚杆的使用量十分巨大，但因锚杆支护失效而发生的灾害事故也时有发生。另一方面，由于锚杆支护设计强度过高，造成支护过度，而使锚杆使用的浪费量十分严重。造成这些问题的原因之一是缺乏可靠的锚杆强度测试手段，锚杆支护设计缺少可靠的基础试验数据。根据煤矿井下锚杆支护失效事故分析可知，由于锚杆受围岩剪切变形的作用，其强度(拉伸)极限会显著下降，甚至不到设计强度的50％就会发生支护失效(破断)现象。然而，目前还缺乏测试锚杆拉剪复合变形强度的试验装置，尤其缺乏能模拟煤矿井下锚杆实际支护状态的拉剪强度试验平台。
技术实现思路
针对上述存在的技术不足，本专利技术的目的是提供一种锚杆拉剪强度试验装置及试验方法，其能够测试锚杆拉剪复合变形强度的试验装置，为煤矿锚杆支护理论和支护设计提供可靠的基础试验平台和数据资料。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供一种锚杆拉剪强度试验装置，包括由锚固墙、反力墙以及四根立柱组成的长方体框架结构，所述锚固墙到所述反力墙之间还依次设置有与四根所述立柱滑动连接的剪力墙和拉剪滑块，所述拉剪滑块上开有供四个所述立柱穿过的条形孔，所述锚固墙、所述剪力墙以及所述拉剪滑块的中部均开有一个供试验用锚杆穿过的通孔，锚杆的两端分别穿出所述锚固墙与拉剪滑块之外并安装托盘和螺母，模拟外锚段支护，所述剪力墙两侧的立柱上分别螺纹连接有四个锁紧螺母，所述锁紧螺母对所述剪力墙起到限位作用。优选地，所述拉剪滑块上条形孔的内圆直径与所述立柱的直径相同。优选地，所述框架结构、所述剪力墙以及拉剪滑块材质均选用碳素钢。优选地，所述剪力墙、所述拉剪滑块、所述反力墙以及所述锚固墙的厚度比为3:2:1:1。本专利技术还提供一种采用如上所述锚杆拉剪强度试验装置的试验方法，具体步骤包括：设定剪切宽度b，即剪力墙与拉剪滑块之间的距离；设定长度L，即锚固墙与拉剪滑块之间最大距离；拧紧剪力墙两侧的共八个锁紧螺母将其固定住，并确定拉、剪加载顺序；当确定加载顺序为先拉后剪时：1)、利用外力先将锚杆上的轴力加至N，N小于锚杆单向拉伸强度极限值，并保持N不变；2)、加载剪切位移，直至锚杆断裂，记录锚杆断裂时的剪切角α，即锚杆7所能承受的剪切变形能力；3)、重复步骤2)-步骤3)3～7次，并统计其α的平均值，设第i根件的α值为αi，则α的平均值：其中，n为测试试件的根数；当确定加载顺序为先剪后拉时：4)、先将锚杆上的轴力加至杆体拉伸强度极限的10％，再加剪切位移至设定的剪切角α；5)、保持α不变，加载轴力至锚杆断裂，记录锚杆断裂时的最大轴力N值；6)、重复步骤4)-步骤5)3～7次，并统计其N的平均值，设第i根试件的N值为Ni，则N的平均值：其中，n为测试试件的根数。本专利技术的有益效果在于：本装置能测定模拟煤矿井下支护状况的非全长锚固锚杆的抗拉剪复合变形能力，测试分析不同材质、不同杆径、不同杆长、不同剪切带宽度、不同端锚形式变化对锚杆整体抗拉剪复合变形能力的影响，揭示锚杆支护对围岩变形稳定的控制机理，为锚杆支护理论、锚杆支护设计、锚杆制造设计、锚杆灾害事故分析等提供试验研究平台。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种锚杆拉剪强度试验装置的结构示意图(无锁紧螺母)；图2专利技术实施例提供的拉剪滑块结构示意图；图3本专利技术实施例提供的剪力墙结构示意图；图4剪力墙、立柱以及锁紧螺母之间的连接关系图图5为锚杆拉剪受力示意图。附图标记说明：1-锚固墙；2-剪力墙；3-拉剪滑块；4-反力墙；5-立柱；6-通孔；7-锚杆；8-锚杆拉伸轴力加载方向；9-锚杆剪切位移加载方向；10-锁紧螺母；b-剪切宽度；N-锚杆轴力；α-剪切角。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1至图5示，一种锚杆拉剪强度试验装置，包括由锚固墙1、反力墙4以及四根立柱5组成的长方体框架结构，所述锚固墙1到所述反力墙4之间还依次设置有与四根所述立柱5滑动连接的剪力墙2和拉剪滑块3，所述拉剪滑块3上开有供四个所述立柱5穿过的条形孔，所述锚固墙1、所述剪力墙2以及所述拉剪滑块3的中部均开有一个供试验用锚杆7穿过的通孔6，锚杆7的两端分别穿出所述锚固墙1与拉剪滑块3之外并安装托盘和螺母，模拟外锚段支护，所述剪力墙2两侧的立柱5上分别螺纹连接有四个锁紧螺母10，剪力墙2能够左右移动一段距离，所述锁紧螺母10对所述剪力墙2起到限位作用。所述拉剪滑块3上条形孔的内圆直径与所述立柱5的直径相同。所述框架结构、所述剪力墙2以及拉剪滑块3材质均选用碳素钢。所述剪力墙2、所述拉剪滑块3、所述反力墙4以及所述锚固墙1的厚度比为3:2:1:1。本专利技术还提供一种采用如上所述的锚杆拉剪强度试验装置的试验方法，具体步骤包括：设定剪切宽度b，即剪力墙2与拉剪滑块3之间的距离；设定长度L，即锚固墙1与拉剪滑块3之间最大距离；拧紧剪力墙2两侧的共八个锁紧螺母10将其固定住，并确定拉、剪加载顺序；当确定加载顺序为先拉后剪时：1)、利用外力先将锚杆7上的轴力加至N，N小于锚杆单向拉伸强度极限值，并保持N不变；2)、加载剪切位移，直至锚杆7断裂，记录锚杆断裂时的剪切角α，即锚杆7所能承受的剪切变形能力；3)、重复步骤2)-步骤3)3～7次，并统计其α的平均值，设第i根件的α值为αi，则α的平均值：其中，n为测试试件的根数；当确定加载顺序为先剪后拉时：4)、先将锚杆7上的轴力加至杆体拉伸强度极限的10％，再加剪切位移至设定的剪切角α；5)、保持α不变，加载轴力至锚杆7断裂，记录锚杆7断裂时的最大轴力N值；6)、重复步骤4)-步骤5)3～7次，并统计其N的平均值，设第i根试件的N值为Ni，则N的平均值：其中，n为测试试件的根数。以上实施例中提到的施加外力，采用济南美特斯公司生产的WAL-500型卧式拉力机，使拉剪滑块3沿背离锚固墙1的锚杆7的锚杆拉伸轴力加载方向8滑动，给锚杆系统施加轴向拉力，伺服加载，最大加载能力为200kN；采用滕州大正液压设备公司生产的YL-32型液压机，使拉剪滑块3沿平行于锚固墙1的锚杆剪切位移加载方向9滑动，给锚杆系统施加剪切位移，剪切带的最大剪切角α为45°。本装置能测定模拟煤矿井下支护状况的非全长锚固锚杆的抗拉剪复合变形能力，测试分析不同材质、不同杆径、不同杆长、不同剪切带宽度、不同端锚形式变化对锚杆整体抗拉剪复合变形能力的影响，揭示锚杆支护对围岩变形稳定的控制机理，为锚杆支护理论、锚杆支护设计、锚杆制造设计、锚杆灾害事故分析等提供试验研究平台。显然，本领域的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锚杆拉剪强度试验装置，其特征在于，包括由锚固墙(1)、反力墙(4)以及四根立柱(5)组成的长方体框架结构，所述锚固墙(1)到所述反力墙(4)之间还依次设置有与四根所述立柱(5)滑动连接的剪力墙(2)和拉剪滑块(3)，所述拉剪滑块(3)上开有供四个所述立柱(5)穿过的条形孔，所述锚固墙(1)、所述剪力墙(2)以及所述拉剪滑块(3)的中部均开有一个供试验用锚杆(7)穿过的通孔(6)，锚杆(7)的两端分别穿出所述锚固墙(1)与拉剪滑块(3)之外并安装托盘和螺母，所述剪力墙(2)两侧的立柱(5)上分别螺纹连接有四个锁紧螺母(10)，所述锁紧螺母(10)对所述剪力墙(2)起到限位作用。

【技术特征摘要】
1.一种锚杆拉剪强度试验装置，其特征在于，包括由锚固墙(1)、反力墙(4)以及四根立柱(5)组成的长方体框架结构，所述锚固墙(1)到所述反力墙(4)之间还依次设置有与四根所述立柱(5)滑动连接的剪力墙(2)和拉剪滑块(3)，所述拉剪滑块(3)上开有供四个所述立柱(5)穿过的条形孔，所述锚固墙(1)、所述剪力墙(2)以及所述拉剪滑块(3)的中部均开有一个供试验用锚杆(7)穿过的通孔(6)，锚杆(7)的两端分别穿出所述锚固墙(1)与拉剪滑块(3)之外并安装托盘和螺母，所述剪力墙(2)两侧的立柱(5)上分别螺纹连接有四个锁紧螺母(10)，所述锁紧螺母(10)对所述剪力墙(2)起到限位作用。2.如权利要求1所述的一种锚杆拉剪强度试验装置，其特征在于，所述拉剪滑块(3)上条形孔的内圆直径与所述立柱(5)的直径相同。3.如权利要求1所述的一种锚杆拉剪强度试验装置，其特征在于，所述框架结构、所述剪力墙(2)以及拉剪滑块(3)材质均选用碳素钢。4.如权利要求1所述的一种锚杆拉剪强度试验装置，其特征在于，所述剪力墙(2)、所述拉剪滑块(3)、所述反力墙(4)以及所述锚固...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪协兴，
申请(专利权)人：缪协兴，
类型：发明
国别省市：江苏,32