本发明专利技术提供了一种动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试装置及测试方法，涉及锚杆支护和测试方法技术领域。该装置包括静载千斤顶、动载千斤顶、氮气弹簧、承压板、安全环、加压装置和远程控制装置，静载千斤顶和动载千斤顶通过连接杆同轴布置，安全环设置在静载千斤顶的侧面，动载千斤顶为环形千斤顶结构，承压板与动载千斤顶的加载端相连，承压板中部设置有通孔，多个氮气弹簧设置在承压板一侧，加压装置包括蓄能腔、柱塞泵和气动动力装置。利用该装置不仅实现工程现场锚杆支护静载拉拔特性测试，同时能够测取获得锚杆不同工作状态下动载扰动响应特性，实现现场锚杆实际支护性能的静载+动载扰动叠加的全方位测试。静载+动载扰动叠加的全方位测试。静载+动载扰动叠加的全方位测试。
【技术实现步骤摘要】
动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试装置及测试方法
[0001]本专利技术涉及锚杆支护和测试方法
，尤其是提供了一种动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试装置及测试方法。
技术介绍
[0002]锚杆支护作为一种重要的支护手段，在矿山、隧道等地下工程领域中广泛应用，是当前相关工程中最普遍和有效的支护方式，其预应力加载及强度监测对地下工程的安全高效生产至关重要。
[0003]锚杆在发挥支护作用时，一方面会受到围岩高应力静载作用，另一方面会受到掘进、采动、覆岩运动等各种动载扰动，锚固锚杆在动静载不断作用下，锚固效果及自身强度结构发生改变，甚至出现锚固结构失效、杆体断裂等现象。如锚杆支护在煤矿巷道中的应用，随着浅部煤炭资源减少，开采深度逐渐向深地发展，且在开采过程中采空区面积不断增大，岩层运动剧烈，巷道围岩应力环境逐渐复杂化，导致锚固锚杆受高地应力静载和动载叠加作用下的失效现象越来越多。
[0004]现有技术中，锚杆锚固性能测试方法主要有室内试验和现场测试，室内试验主要包括锚杆支护材料的静载、动载特性试验和锚固支护静载试验；现场试验主要为锚杆支护受力监测和极限锚固力拉拔测试，均为静载试验。而对于锚杆支护静载作用下受叠加动载扰动时响应测试装置相对较少，尤其是现场原位测试装置。因此亟需一种能够实现动静载形式作用下对锚杆响应特性的原位测试装置。
技术实现思路
[0005]为了精准的对锚杆的实际抗载性能进行测试，简化锚杆原位测试结构，实现远程测试保证测试的安全性，本专利技术提供了一种动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试装置及测试方法，具体的技术方案如下。
[0006]一种动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试装置，包括静载千斤顶、动载千斤顶、氮气弹簧、承压板、安全环、加压装置和远程控制装置，所述静载千斤顶和动载千斤顶同轴布置，连接杆连接静载千斤顶和动载千斤顶；所述连接杆实心端设置外螺纹，空心端设置内螺纹；所述静载千斤顶具有中空的内孔，静载千斤顶端侧面设置有安全环；所述动载千斤顶为环形千斤顶结构，承压板与动载千斤顶的加载端相连，承压板与外壳体相配合；所述承压板中部设置有通孔，多个氮气弹簧安装在承压板一侧；所述加压装置包括蓄能腔、柱塞泵和气动动力装置，所述气动动力装置通过传动齿轮带动柱塞泵转动，柱塞泵将高压油泵送如蓄能腔；所述远程控制装置包括控制器、激光测距仪和电磁液压阀，控制器通过无线信号传输连接激光测距仪和电磁液压阀。
[0007]优选的是，外壳体内设置有动载千斤顶、承压板和多个氮气弹簧，固定螺母通过与连接杆上的外螺纹配合将垫板压设在动载千斤顶的端部；所述动载千斤顶上设置有液压阀接口。
[0008]优选的是，承压板中部的通孔突出于承压板的一侧并呈管状延伸形成圆柱筒，圆柱筒与动载千斤顶的内环相配合；多个氮气弹簧绕承压板圆周均匀布置。
[0009]优选的是，安全环上设置有曲线凹槽，静载千斤顶上设置有液压阀接口。
[0010]还优选的是，加压装置的启动动力装置上设置有风管接口，柱塞泵通过油管连接液压油箱，蓄能腔通过高压油管连接静载千斤顶和动载千斤顶；所述柱塞泵为变量式轴向柱塞泵。
[0011]还优选的是，远程控制装置还包括电源和液压油箱，所述激光测距仪配置在静载千斤顶的侧面，监测锚杆和托盘的位移变化并将监测位移信息传输至控制器，电源为多个电磁液压阀提供电源，控制器通过无线信号控制电磁液压阀工作。
[0012]一种动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试方法，利用上的一种动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试装置，步骤包括：
[0013]S1.在煤矿巷道内选择锚杆锚固区域，确定测试锚杆；
[0014]S2.连接杆的内螺纹与锚杆固定，安装动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试装置；
[0015]S3.控制静载千斤顶和动载千斤顶的压力值及进油速度，施加载荷；
[0016]S4.当激光测距仪监测到位移大于20mm时，关闭电磁液压阀；
[0017]S5.选择多个锚杆分别测试；
[0018]S6.控制器记录激光测距仪和电磁液压阀的监测数据。
[0019]进一步优选的是，动载千斤顶在施加载荷时压紧承压板，承压板挤压氮气弹簧，氮气弹簧压力逐渐增大，当动载千斤顶压力达到设定值时瞬时卸压，氮气弹簧将弹力作用在承压板上，承压板传递力至垫板和固定螺母，连接杆对测试锚杆施加动载，并循环加载。
[0020]进一步优选的是，安装动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试装置时，利用安全性连接安全环的曲线凹槽，同时安全绳与相邻的锚杆相连，测试锚杆断裂或拉出时，安全绳在曲线凹槽内滑动。
[0021]进一步优选的是，施加载荷还包括：(1)静载压力测试，控制智能电磁液压阀向静载千斤顶内逐渐加压至设定值，动载千斤顶不加载；(2)动载压力测试，设置动载压力阈值后向动载千斤顶内循环加压卸压，静载千斤顶不加载。
[0022]本专利技术提供的一种动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试装置及方法有益效果包括：
[0023](1)利用该装置不仅实现工程现场锚杆支护静载拉拔特性测试，同时能够测取获得锚杆不同工作状态下动载扰动响应特性，实现现场锚杆实际支护性能的静载+动载扰动叠加的全方位测试，另外该测试方法实现了自动化、智能化，还具有更好的可操作性。
[0024](2)该测试装置通过静载千斤顶、动载千斤顶及氮气弹簧施加动静载作用于锚固锚杆，能够更加准确地测试其抗载性能，通过远程控制器与智能电磁液压阀实现了在一定范围内远程调节动载和静载压力值，可设置试验参数的随机组合，性能测试更全面，适用性更强，而且远程控制提高了测试过程的安全性；通过变量式轴向柱塞泵、蓄能腔实现了对动静载加压速度的控制；通过气动动力装置与传动齿轮连接到工程现场风管，简化了动力源结构，减轻了装置整体重量；
[0025](3)该方法通过动静载结合，直接对巷道内的锚杆进行动载、静载的抗载性能测
试，试验结果更加符合工程实际，保证了测试结果的准确性，实现了动静载作用下的锚杆响应特性原位测试；远程控制装置还可以实现动载千斤顶和静载千斤顶的远程控制，测试过程更加智能化、自动化，并具有更高的安全性，实现有效的锚固性能测试。
附图说明
[0026]图1是动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试装置结构示意图；
[0027]图2是静载千斤顶和动载千斤顶的安装结构示意图；
[0028]图3是连接杆结构示意图；
[0029]图4是外壳体及其内部的结构示意图；
[0030]图5是动载千斤顶结构示意图；
[0031]图6是承压板结构示意图；
[0032]图7是氮气弹簧布置结构示意图；
[0033]图8是氮气弹簧布置侧视图；
[0034]图9是静载千斤顶结构示意图；
[0035]图10是加压装置结构示意图；
[0036]图11是远程控制装置结构示意图；
[0037]图12是巷道内测试过程安装示意图；
[003本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试装置，其特征在于，包括静载千斤顶、动载千斤顶、氮气弹簧、承压板、安全环、加压装置和远程控制装置，所述静载千斤顶和动载千斤顶同轴布置，连接杆连接静载千斤顶和动载千斤顶；所述连接杆实心端设置外螺纹，空心端设置内螺纹；所述静载千斤顶具有中空的内孔，静载千斤顶端侧面设置有安全环；所述动载千斤顶为环形千斤顶结构，承压板与动载千斤顶的加载端相连，承压板与外壳体相配合；所述承压板中部设置有通孔，多个氮气弹簧安装在承压板一侧；所述加压装置包括蓄能腔、柱塞泵和气动动力装置，所述气动动力装置通过传动齿轮带动柱塞泵转动，柱塞泵将高压油泵送如蓄能腔；所述远程控制装置包括控制器、激光测距仪和电磁液压阀，控制器通过无线信号传输连接激光测距仪和电磁液压阀。2.根据权利要求1所述的一种动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试装置，其特征在于，所述外壳体内设置有动载千斤顶、承压板和多个氮气弹簧，固定螺母通过与连接杆上的外螺纹配合将垫板压设在动载千斤顶的端部；所述动载千斤顶上设置有液压阀接口。3.根据权利要求2所述的一种动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试装置，其特征在于，所述承压板中部的通孔突出于承压板的一侧并呈管状延伸形成圆柱筒，圆柱筒与动载千斤顶的内环相配合；多个氮气弹簧绕承压板圆周均匀布置。4.根据权利要求1所述的一种动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试装置，其特征在于，所述安全环上设置有曲线凹槽，静载千斤顶上设置有液压阀接口。5.根据权利要求1所述的一种动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试装置，其特征在于，所述加压装置的启动动力装置上设置有风管接口，柱塞泵通过油管连接液压油箱，蓄能腔通过高压油管连接静载千斤顶和动载千斤顶；所述柱塞泵为变量式轴向柱塞泵。6.根据权利要求1所述的一种动静载作用下锚杆支护响应特性原...
【专利技术属性】
技术研发人员：于凤海，王曰亮，谭云亮，赵同彬，杨学瑞，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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