一种管缝式锚杆现场全断面拉拔力测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种管缝式锚杆现场全断面拉拔力测量装置及方法，属于岩土工程技术领域。该装置包括楔形体、组合圆台、承拉环、两半式夹具、套筒、支撑架、中空液压缸和螺纹连接杆，各部件依次连接完成安装，保证装置与管缝式锚杆的同轴性；由楔形体、组合圆台、承拉环、两半式夹具、套筒和螺纹连接杆共同作用，实现对管缝式锚杆的全断面夹持。操作手压泵向中空液压缸均匀注油，将力作用于弹簧垫圈和螺母，使其带动螺纹连接杆移动，进而拉拔管缝式锚杆。该装置保证拉拔过程中，拉拔力与管缝式锚杆始终处于同轴状态，获得准确的拉拔力测量结果，操作简单，设备便携，可重复利用，且无需电力，不受动力及使用时间、地点限制。地点限制。地点限制。

【技术实现步骤摘要】
一种管缝式锚杆现场全断面拉拔力测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程
，特别是指一种管缝式锚杆现场全断面拉拔力测量装置及方法。

技术介绍

[0002]管缝式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端部的托盘和挡环共同构成的承载系统，属于全长锚固型摩擦式锚杆。主要靠管壁与钻孔间的摩擦力起锚固作用。其作用机理是在外力作用下将管缝式锚杆将管缝式锚杆安装入较其直径小的钻孔，在钻孔约束下，杆体的弹性使其挤压钻孔壁，对围岩产生沿锚杆全长分布的径向作用力和轴向摩擦力，配合托盘和挡环使围岩处于三项应力状态，最终起到加固围岩和提高围岩承载力的作用。
[0003]管缝式锚杆作为一种主动支护方式，被广泛应用于井巷工程的支护中，其具有及时主动支护，安装便捷高效等优点。但管缝式锚杆受不同安装工艺、地质条件及井巷地压等因素的影响，支护效果也不尽相同。为保障井巷工程的安全可靠、矿山的安全生产，避免由于支护失效造成的井巷失稳破坏、人员伤亡、设备损坏等严重后果，开展管缝式锚杆的现场拉拔试验，准确测量其锚固力，全面评价支护效果是十分必要的。然而，由于管缝式锚杆直径较大、外露端很短，无法用常规带中心孔的锚杆拉拔仪对管缝式锚杆杆体直接进行拉拔力测量，所以对其现场的拉拔力测量一直是个技术难题。
[0004]为对管缝式锚杆进行拉拔力测量，现场常用办法是在管缝式锚杆外露端焊接一根螺纹钢筋，采用普通中心孔式锚杆拉拔仪对螺纹钢筋进行拉拔，以测量管缝式锚杆的拉拔力。该方法操作简单但缺点明显：井下巷道焊接对作业条件、人员设备有较高要求；焊接螺纹钢筋难以保证与管缝式锚杆同轴，造成拉拔力测量不准确；测量准备时间长，且螺纹钢筋不可重复利用。
[0005]为实现便捷、高效、准确的测量管缝式锚杆的拉拔力，国内学者设计了不同形式的装置，例如有采用事先套装的卡环卡接U型卡槽并连接金属拉杆的管缝式锚杆现场拉拔力测试装置，利用事先套在管缝式锚杆上并随之一同安装的卡环卡紧管缝式锚杆的挡环，再用连接金属拉杆的U卡槽卡接卡环，通过拉拔金属拉杆测量管缝式锚杆的锚固力。该装置可拆卸重复利用，且可调节支撑螺栓保证金属拉杆与管缝式锚杆同轴；但存在不可对巷道既有管缝式锚杆进行拉拔力测量，拉拔力直接施加在挡环上导致挡环脱落测试失败的问题。
[0006]还有采用台阶变径拉杆加连接板、挡环加固螺栓及连接块的管缝式锚杆拉拔力测试装置，利用连接板、挡环加固螺栓、连接块将插入管缝式锚杆端部的台阶变径拉杆与挡环及挡环后边锚杆体紧固，通过拉拔台阶变径拉杆测试管缝式锚杆的锚固力。该装置保证了拉杆与管缝式锚杆同轴；但存在测试时插入管缝式锚杆内部的杆体与管缝式锚杆相对滑动，挡环加固螺栓与挡环直接传力，造成拉拔力与杆体不同轴拉拔力测量结果不可靠。
[0007]另外，也有相关管缝式锚杆拉拔力测量连接装置，在安装完成的管缝式锚杆外露端利用连接装置卡主管缝式锚杆的挡环进行拉拔力测试。此类装置操作简单，装置可重复
利用；但拉拔测量时易导致挡环脱落无法测得锚固力；同时由于锚杆挡环加工精度有限，难以保证拉杆与管缝式锚杆同轴，导致锚固力测量不准确。采用楔形套件和拉杆的管缝式锚杆锚固力测试装置，采用楔形套环套在安装完成的管缝式锚杆的外露端，再将若干楔形内垫放置与楔形套环与管缝式锚杆之间，再将拉杆与套环螺纹连接，进行拉拔力测试。该装置结构简单操作方便，且装置可重复利用；缺点是管缝式锚杆外露杆体被夹紧，随拉杆受力，楔形套件对杆体紧固力增加，杆体直径缩小，易导致拉拔力变小。

技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题是提供一种管缝式锚杆现场全断面拉拔力测量装置及方法，该装置可牢固连接管缝式锚杆杆体，并保证杆体不变形，在拉拔过程中保持管缝式锚杆与拉拔装置及拉拔力同轴，拉拔力测量结果的安全可靠，装置可重复利用。
[0009]该装置包括楔形体、组合圆台、承拉环、两半式夹具、套筒、支撑架、中空液压缸和螺纹连接杆；楔形体嵌入管缝式锚杆外露端内部，楔形体的凸缘卡于管缝式锚杆外端口，组合圆台的小直径端穿进楔形体内部，组合圆台的大直径端紧贴螺纹连接杆螺纹端；两半式夹具两端分别开有孔一和孔二，两半式夹具内部有凹槽，两半式夹具上对称设置两个销孔一；承拉环固定焊接于两半式夹具其中一半的内部，且紧贴孔二端；两半式夹具将管缝式锚杆、锲形体、组合圆台和承拉环卡于内部；套筒底部有孔三，套筒侧壁对称设置两个销孔二，套筒套于两半式夹具外侧，套筒外部设置支撑架；螺纹连接杆一端铣出断面为六边形的柱形体，用于卡接扳手，其余部分车出外螺纹，螺纹连接杆螺纹端穿过套筒、两半式夹具与承拉环螺纹连接，并顶压组合圆台大直径端；螺纹连接杆的柱形体端依次套入支撑架、中空液压缸、弹簧垫圈，并螺纹连接螺母，支撑架底部开有孔四，支撑架开口端外侧沿圆周均匀设置四个支撑脚，支撑脚上有螺纹孔，支撑螺栓穿过螺纹孔；支撑架通过垫板和支撑螺栓贴靠在岩壁上；中空液压缸通过高压油管连接手压泵，手压泵出油端设置智能数显压力表。
[0010]其中，楔形体、组合圆台、承拉环、两半式夹具、套筒、支撑架、中空液压缸、螺纹连接杆、弹簧垫圈、螺母均与管缝式锚杆同轴装配。
[0011]锲形体为三瓣式结构，整体为组合圆柱体，底部有凸缘，其主体圆柱外径等于管缝式锚杆内径，主体圆柱外侧面有防滑螺纹，其中心有一上底直径小于下底直径的圆台形内孔，此圆台形的母线与底面夹角小于75
°
。
[0012]组合圆台为圆台与圆柱整体组合结构，圆台母线与底面夹角小于75
°
且与锲形体圆台内孔母线与底面夹角一致，圆柱体直径与两半式夹具内部凹槽直径一致。
[0013]承拉环为内环有内螺纹的圆环形螺母，其内螺纹与螺纹连接杆的外螺纹匹配，承拉环的外径与两半式夹具内部凹槽直径一致，承拉环固定焊接于两半式夹具其中一半的内部凹槽，且紧贴孔二端；承拉环与螺纹连接杆配合两半式夹具、套筒共同作用传递拉拔力于管缝式锚杆，并产生对组合圆台的轴向压力，进而推进组合圆台使嵌于管缝式锚杆外露端内部的楔形体产生对管缝式锚杆杆体的径向作用力。
[0014]两半式夹具为圆柱形两半式对称结构，两端开孔；孔一直径与管缝式锚杆外径一致，孔一内壁有防滑螺纹；另一端的孔二直径大于螺纹连接杆外径；两半式夹具内部的凹槽直径大于管缝式锚杆挡环外径；两半式夹具与套筒共同作用，产生对管缝式锚杆杆体的径向反作用力，起到夹持杆壁，控制杆体形状的作用。
[0015]套筒为桶形，底部的孔三直径大于螺纹连接杆外径，套筒内径等于两半式夹具外径，套筒侧壁的销孔二与两半式夹具侧壁的销孔一内径相同且位置相对应。
[0016]支撑架为倒圆桶形结构，底部中心开有直径大于螺纹连接杆外径的孔四。
[0017]该测量装置的使用方法，包括步骤如下：
[0018]S1：管缝式锚杆现场全断面拉拔力测量装置的安装：
[0019]S11：将现场管缝式锚杆原有锚片切割拆除，首先将垫板穿过管缝式锚杆外露端紧贴岩壁放置；再将楔形体嵌入管缝式锚杆外露端内部，其凸缘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管缝式锚杆现场全断面拉拔力测量装置，其特征在于：包括楔形体(1)、组合圆台(2)、承拉环(3)、两半式夹具(4)、套筒(5)、支撑架(6)、中空液压缸(7)和螺纹连接杆(8)；楔形体(1)嵌入管缝式锚杆(0)外露端内部，楔形体(1)的凸缘卡于管缝式锚杆(0)外端口，组合圆台(2)的小直径端穿进楔形体(1)内部，组合圆台(2)的大直径端紧贴螺纹连接杆(8)螺纹端；两半式夹具(4)两端分别开有孔一(41)和孔二(43)，两半式夹具(4)内部有凹槽(42)，两半式夹具(4)上设置销孔一(44)；承拉环(3)固定焊接于两半式夹具(4)其中一半的内部，且紧贴孔二(43)端；两半式夹具(4)将管缝式锚杆(0)、锲形体(1)、组合圆台(2)和承拉环(3)卡于内部；套筒(5)底部有孔三(51)，套筒(5)侧壁设置销孔二(52)，套筒(5)套于两半式夹具(4)外侧，套筒(5)外部设置支撑架(6)；螺纹连接杆(8)一端铣出断面为六边形的柱形体，用于卡接扳手，其余部分车出外螺纹，螺纹连接杆(8)螺纹端穿过套筒(5)、两半式夹具(4)与承拉环(3)螺纹连接，并顶压组合圆台(2)大直径端；螺纹连接杆(8)的柱形体端依次套入支撑架(6)、中空液压缸(7)、弹簧垫圈(9)，并螺纹连接螺母(10)，支撑架(6)底部开有孔四(61)，支撑架(6)开口端外侧沿圆周设置支撑脚(62)，支撑脚(62)上有螺纹孔(63)，支撑螺栓(64)穿过螺纹孔(63)；支撑架(6)通过垫板(14)和支撑螺栓(64)贴靠在岩壁上；中空液压缸(7)通过高压油管(11)连接手压泵(13)，手压泵(13)出油端设置智能数显压力表(12)。2.根据权利要求1所述的管缝式锚杆现场全断面拉拔力测量装置，其特征在于：所述楔形体(1)、组合圆台(2)、承拉环(3)、两半式夹具(4)、套筒(5)、支撑架(6)、中空液压缸(7)、螺纹连接杆(8)、弹簧垫圈(9)、螺母(10)均与管缝式锚杆(0)同轴装配。3.根据权利要求1所述的管缝式锚杆现场全断面拉拔力测量装置，其特征在于：所述锲形体(1)为三瓣式结构，整体为组合圆柱体，底部有凸缘，其主体圆柱外径等于管缝式锚杆内径，主体圆柱外侧面有防滑螺纹，其中心有一上底直径小于下底直径的圆台形内孔，此圆台形的母线与底面夹角小于75
°
。4.根据权利要求1所述的管缝式锚杆现场全断面拉拔力测量装置，其特征在于：所述组合圆台(2)为圆台与圆柱整体组合结构，圆台母线与底面夹角小于75
°
且与锲形体(1)圆台内孔母线与底面夹角一致，圆柱体直径与两半式夹具(4)内部凹槽(42)直径一致。5.根据权利要求1所述的管缝式锚杆现场全断面拉拔力测量装置，其特征在于：所述承拉环(3)为内环有内螺纹的圆环形螺母，其内螺纹与螺纹连接杆(8)的外螺纹匹配，承拉环(3)的外径与两半式夹具(4)内部凹槽(42)直径一致，承拉环(3)固定焊接于两半式夹具(4)其中一半的内部凹槽(42)，且紧贴孔二(43)端；承拉环(3)与螺纹连接杆(8)配合两半式夹具(4)、套筒(5)共同作用传递拉拔力于管缝式锚杆(0)，并产生对组合圆台(2)的轴向压力，进而推进组合圆台(2)使嵌于管缝式锚杆(0)外露端内部的楔形体(1)产生对管缝式锚杆(0)杆体的径向作用力。6.根据权利要求1所述的管缝式锚杆现场全断面拉拔力测量装置，其特征在于：所述两半式夹具(4)为圆柱形两半式对称结构，两端开孔；孔一(41)直径与管缝式锚杆(0)外径一致，孔一(41)内壁有防滑螺纹；另一端的孔二(43)直径大于螺纹连接杆(8)外径；两半式夹具(4)内部的凹槽(42)直径大于管缝式锚杆挡环外径；两半式夹具对称设置两个销孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭奇峰，冯志楼，董致宏，宁泽功，洪伟，汪敏，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：