本发明专利技术涉及岩石力学技术领域，提供一种冲击作用下锚固结构动力响应实验装置及方法，实验装置包括底板、支架、预紧立板和摆锤；预紧立板上设有预紧孔；摆锤用于冲击锚固结构的锚固基体；锚固基体固定于底板，锚固结构的锚杆穿过预紧孔、并套装有预紧螺母。实验时，将锚固结构的锚固基体固定在底板上，使锚固结构的锚杆穿过预紧立板并套装预紧螺母；在实验开始时可以通过旋转预紧螺母来调节锚杆支护的预紧力；实验过程中，可以通过摆锤反复的对锚固基体实施多重冲击，以对锚固结构施加不同等级的冲击能量；上述装置能够分别对锚杆和锚固基体施加预紧力和冲击力，能够实现预应力实体锚杆锚固结构在多重冲击作用下的累积损伤及承载性能衰减的研究。衰减的研究。衰减的研究。
【技术实现步骤摘要】
冲击作用下锚固结构动力响应实验装置及方法
[0001]本专利技术涉及岩石力学
，尤其涉及一种冲击作用下锚固结构动力响应实验装置及方法。
技术介绍
[0002]在煤矿巷道掘进开挖后，通常采用锚杆对巷道围岩进行支撑，以提供应力补偿，达到主动支护的作用；锚杆、围岩以及用于连接锚杆和围岩的锚固剂共同组成锚固结构，在巷道全服务周期中锚固结构会遭受多重应力干扰并产生累积损伤破坏。以冲击地压矿井巷道为例，在冲击能量事件中，对巷道及锚固结构造成毁灭性破坏的大能量事件占比极低，而极低能量事件不会对锚固结构造成损伤；当冲击能量在两个临界值之间时，每次冲击扰动都会对锚固结构造成损伤，使锚杆预紧力和锚固力逐渐衰退，损伤不断累积，最终在小能量冲击下便可失去承载性能。
[0003]目前，国内外学者对锚固结构的破坏实验，多集中于对锚杆的静态拉拔实验，或者对岩体的冲击实验；鲜有对整个预应力实体锚杆锚固结构在多重冲击下的累积损伤及承载性能进行研究的实验。
[0004]因此，如何对多重冲击作用下预应力实体锚杆锚固结构的承载性能衰减进行动力学实验，是现阶段该领域亟待解决的难题。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供一种冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，能够对多重冲击作用下预应力实体锚杆锚固结构的承载性能衰减进行动力学实验，解决了现阶段该领域的难题。本专利技术还提供一种冲击作用下锚固结构动力响应实验方法，该方法应用于上述的冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，故能够对多重冲击作用下预应力实体锚杆锚固结构的承载性能衰减进行动力学实验。
[0006]本专利技术的第一方面提供一种冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，包括底板、支架、预紧立板和摆锤；
[0007]所述支架和所述预紧立板设置于所述底板，所述预紧立板上设有预紧孔；
[0008]所述摆锤与所述支架铰接，用于冲击锚固结构的锚固基体；
[0009]所述锚固基体固定于所述底板，所述锚固结构的锚杆穿过所述预紧孔、并套装有预紧螺母，且能够通过旋转所述预紧螺母调节所述锚杆与所述锚固基体之间的拉力。
[0010]根据本专利技术提供的冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，还包括设置于所述底板的前立板、后立板、第一侧立板和第二侧立板；
[0011]所述前立板、所述后立板、所述第一侧立板和所述第二侧立板围成与所述锚固基体相匹配的空腔结构；
[0012]所述前立板上设有能够使所述锚杆穿过的工作孔；
[0013]所述第一侧立板上设有冲击孔，所述摆锤穿过所述冲击孔冲击所述锚固基体。
[0014]根据本专利技术提供的冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，所述前立板与所述预紧立板之间设有连接杆。
[0015]根据本专利技术提供的冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，还包括加载横梁、加载头柱、第一加载柱和第二加载柱；
[0016]所述加载横梁位于所述锚固基体的上方，所述加载横梁的两端分别设有第一通孔和第二通孔；
[0017]所述加载头柱位于所述加载横梁和所述锚固基体之间；
[0018]所述第一加载柱和所述第二加载柱分别设置于所述预紧立板和所述后立板的顶部；
[0019]所述第一加载柱和所述第二加载柱分别穿过所述第一通孔和所述第二通孔，并分别套装有第一加载螺母和第二加载螺母；
[0020]且能够通过旋转所述第一加载螺母和所述第二加载螺母调节所述加载横梁与所述加载头柱之间的压力。
[0021]根据本专利技术提供的冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，所述加载头柱与所述锚固基体之间还设有加载板。
[0022]根据本专利技术提供的冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，所述支架包括第一立柱、第二立柱和连接横梁；
[0023]所述第一立柱和所述第二立柱设置于所述底板；
[0024]所述连接横梁用于连接所述第一立柱和所述第二立柱，所述摆锤与所述连接横梁铰接。
[0025]根据本专利技术提供的冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，所述第一立柱和所述第二立柱上分别设有第一连接块和第二连接块；
[0026]所述连接横梁的两端分别与所述第一连接块和所述第二连接块相连接。
[0027]根据本专利技术提供的冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，还包括加强立板；
[0028]所述加强立板的底面与所述底板相固定，所述加强立板的侧面与所述第一侧立板相固定。
[0029]根据本专利技术提供的冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，所述摆锤通过钢丝绳与所述支架铰接。
[0030]本专利技术的第二方面提供一种冲击作用下锚固结构动力响应实验方法，包括步骤：
[0031]准备锚固结构，浇筑锚固基体，将锚杆和所述锚固基体用锚固剂固定；将所述锚固基体固定于前立板、后立板、第一侧立板和第二侧立板围成的空腔结构内；旋转预紧螺母，对所述锚杆施加预紧力；
[0032]施加顶部初始静载，旋转第一加载螺母和第二加载螺母在所述锚固基体的顶部施加初始静载；
[0033]冲击锚固结构，使摆锤不断的对锚固基体进行冲击，并监测收集试验过程中锚固结构的变化，直至锚固结构被破坏；再更换不同的锚固基体，改变锚杆的预紧力和锚固基体的顶部初始静载，重复以上步骤。
[0034]本专利技术提供的冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，包括底板、支架、预紧立板和摆锤；支架和预紧立板设置于底板，预紧立板上设有预紧孔；摆锤与支架铰接，用于冲击
锚固结构的锚固基体；锚固基体固定于底板，锚固结构的锚杆穿过预紧孔、并套装有预紧螺母，且能够通过旋转预紧螺母调节锚杆与锚固基体之间的拉力。实验时，将锚固结构的锚固基体固定在底板上，使锚固结构的锚杆穿过预紧立板并套装预紧螺母；在实验开始时可以通过旋转预紧螺母来调节锚杆与锚固基体之间的拉力，给二者之间加载预紧力；实验过程中，可以通过摆锤反复的对锚固基体实施多重冲击，以对锚固结构施加不同等级的冲击能量；上述装置能够分别对锚杆和锚固基体施加预紧力和冲击力，相较于传统单一对锚杆或岩体进行的动力实验，本装置能够实现对整个预应力实体锚杆锚固结构的承载力的研究。因此，本专利技术提供的冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，能够对多重冲击作用下锚固结构的承载性能衰减进行动力学实验，解决了现阶段该领域的难题。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术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。
[0036]图1是本专利技术具体实施方式中冲击作用下锚固结构动力响应实验装置的示意图；
[0037]图2是本专利技术具体实施方式中锚固结构放置的示意图；
[0038]图3是本专利技术具体实施方式中前立板的示意图；
[0039]图4是本专利技术具体实施方式中第一侧立板的示意图。
[0040]附图标记：
[0041]1：底板；2：本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，其特征在于，包括底板(1)、支架、预紧立板(3)和摆锤(4)；所述支架和所述预紧立板(3)设置于所述底板(1)，所述预紧立板(3)上设有预紧孔；所述摆锤(4)与所述支架铰接，用于冲击锚固结构的锚固基体(5)；所述锚固基体(5)固定于所述底板(1)，所述锚固结构的锚杆(6)穿过所述预紧孔、并套装有预紧螺母(7)，且能够通过旋转所述预紧螺母(7)调节所述锚杆(6)与所述锚固基体(5)之间的拉力。2.根据权利要求1所述的冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，其特征在于，还包括设置于所述底板(1)的前立板(8)、后立板(9)、第一侧立板(10)和第二侧立板(11)；所述前立板(8)、所述后立板(9)、所述第一侧立板(10)和所述第二侧立板(11)围成与所述锚固基体(5)相匹配的空腔结构；所述前立板(8)上设有能够使所述锚杆(6)穿过的工作孔(12)；所述第一侧立板(10)上设有冲击孔(13)，所述摆锤(4)穿过所述冲击孔(13)冲击所述锚固基体(5)。3.根据权利要求2所述的冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，其特征在于，所述前立板(8)与所述预紧立板(3)之间设有连接杆(14)。4.根据权利要求2所述的冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，其特征在于，还包括加载横梁(15)、加载头柱(16)、第一加载柱(17)和第二加载柱(18)；所述加载横梁(15)位于所述锚固基体(5)的上方，所述加载横梁(15)的两端分别设有第一通孔和第二通孔；所述加载头柱(16)位于所述加载横梁(15)和所述锚固基体(5)之间；所述第一加载柱(17)和所述第二加载柱(18)分别设置于所述预紧立板(3)和所述后立板(9)的顶部；所述第一加载柱(17)和所述第二加载柱(18)分别穿过所述第一通孔和所述第二通孔，并分别套装有第一加载螺母(19)和第二加载螺母(20)；且能够通过旋转所述第一加载螺母(19)和所述第二加载螺母(20)调节所述加载横梁(15)与所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王朋，阚甲广，张农，许兴亮，崔广振，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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