CN110794112B - 一种试验桶模块及其锚索拉拔试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种试验桶模块及其锚索拉拔试验装置，其锚索拉拔试验装置包括连接座、底座板，底座板上固定有至少两块支撑侧板，两块支撑侧板上固定有底部支撑板，且其中一块支撑侧板上固定有立板；端部固定筒套装固定在锚索一端，锚索另一端分别穿过拉拔油缸、压力传感器、限位螺母、第二隔板后装入试验桶模块中；拉拔油缸的伸缩轴与端部固定筒套装固定，拉拔油缸安装在第一隔板上；第二隔板与螺杆顶部套装固定，螺杆底部穿过第三隔板后与支撑座块装配固定，第三隔板与螺杆装配固定；底部支撑板上固定有晃动油缸，晃动油缸的晃动伸缩轴穿过第二支撑立板、第一支撑立板后与支撑立块装配固定；端部固定板、第一支撑立板分别与滑轨两端装配固定。

Description

一种试验桶模块及其锚索拉拔试验装置

技术领域

本发明涉及试验设备，特别是涉及一种试验桶模块及其锚索拉拔试验装置。

背景技术

锚索主要用于坡道、巷道、隧道等工程建设中，使用时，通过打锚索实现对于坡壁、内壁的加强，以防止滑坡、垮塌。在井下实际使用中，锚索所承受的力主要是冲击地压、扭剪力，因此对于锚索、注浆锚索的注浆液进行相应的冲击地压、扭剪应力研究是十分必要的。而锚索在退锚时一般需要不停圆周晃动锚索以便于锚索的拉拔、退出，因此研究锚索的锚索、注浆锚索的注浆液在后期退锚时的性能也十分必要。但是目前对于锚索、注浆锚索的注浆液的试验设备主要是在锚索的拉板性能上进行单一测试，或者对于锚索单独进行扭剪测试，而没有进行综合测试的。虽然结合现有的方法及理论能够大致推断出锚索、注浆液的力学性能，但是实际使用时，锚索的受力十分复杂，不同的岩土、地压、剪力等都会影响锚索的力学性能，因此尽量还原锚索的实际使用环境、受力环境对锚索及注浆液的性能进行研究时十分必要的。特别是一些重要的支护部分，简单通过推论推算很可能由于遗漏计算而造成较大的安全隐患。

对此，申请人提出了锚索拉拔试验装置，其能够还原锚索、注浆液的实际使用环境及受力环境，从而相对真实地研究锚索、注浆液的力学性能。另外还可以同时进行退锚的研究，从而研究锚索、注浆液的退锚性能。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种试验桶模块及其锚索拉拔试验装置，其试验桶模块便于拆装。

为实现上述目的，本发明提供了一种试验桶模块，包括受力环、第一外壳、第二外壳、底部齿盘，所述第一外壳、第二外壳分别为圆柱形筒体的两半，所述底部齿盘外侧设置有底部齿轮部分且底部齿盘通过螺栓固定在第一外壳、第二外壳上，所述底部齿轮部分与扭转齿轮啮合传动，底部齿盘还与滑动座可圆周转动装配；所述滑动座上分别设置有卡合滑槽、开关滑孔、定位卡槽，所述卡合滑槽与滑轨卡合、可滑动装配，所述定位卡槽与定位模块的定位插接块顶部卡合、装配；

所述第一外壳、第二外壳相互贴合一端上分别设置有连通插管和连通插孔、装配插接座和装配插接件；所述连通插管和连通插孔分别与第一外壳、第二外壳上的渗水间隙连通；

所述装配插接座上固定有插接缺槽，所述装配插接件上设置有插接块，所述插接块插装入插接缺槽内且与之卡合装配，插接固定条穿过插接缺槽、插接块。

作为本发明的进一步改进，第一外壳、第二外壳内部分别设置有中空的渗水间隙，所述渗水间隙底板通过进水孔与引水孔连通，引水孔设置在密封凸柱上，密封凸柱设置在底部齿盘上，所述底部齿盘内侧设置有齿盘盲孔，所述引水孔两端分别与齿盘盲孔、进水孔连通；

密封凸柱在进水孔靠近引水孔处设置有连通环槽，所述连通环槽与第一外壳、第二外壳底部的内壁密封；

所述第一外壳、第二外壳内部的渗水间隙中安装有渗水孔板，所述渗水孔板上设置有无数贯穿的渗水孔。

作为本发明的进一步改进，所述齿盘盲孔底部与连接短管一端装配固定，所述连接短管另一端穿出齿盘盲孔后与开关压簧一端套装固定，所述开关压簧另一端与开关筒的端部装配固定，且开关压簧用于提供将开关筒下压至最大位移的弹力；

所述连接短管、开关筒、开关压簧分别位于密封筒内部的密封内筒，所述密封筒固定在滑动座上且其顶部与底部齿盘底面贴合、可圆周转动装配，所述底部齿盘底部还固定有推力球轴承的座圈部分，推力球轴承的轴圈部分套装固定在密封筒外壁上。

作为本发明的进一步改进，所述开关筒与开关压簧装配一端为开关大端，所述开关大端的直径大于开关滑孔的直径；所述开关筒另一端装入开关滑孔内且与之可轴向滑动装配，所述开关筒内部为中空的开关导流腔，且开关筒靠近开关大端的一端上分别设置有排液孔、密封部分，所述排液孔贯穿开关筒，所述密封部分可与开关滑孔的内壁密封装配，且初始状态时，密封部分与开关滑孔的内壁密封装配、排液孔进入开关滑孔内。

作为本发明的进一步改进，所述第二外壳靠近第一外壳一侧上、沿着其端面高度方向上固定有密封圈，所述密封圈通过与装配插接座、第一外壳侧壁挤压以实现第一外壳、第二外壳贴合处的密封，密封圈采用弹性、软质材料制成，密封圈内部通过油嘴与外部高压的液压油连通。

作为本发明的进一步改进，所述第一外壳、第二外壳顶部分别与限位螺杆底部固定，所述限位螺杆顶部分别穿过顶部齿盘、限位盘后与螺母旋合装配；所述顶部齿盘上分别设置有容纳插接固定条顶部的容纳槽、便于起吊的起吊孔；

所述第一外壳、第二外壳内侧顶部与施压盘密封、可轴向滑动装配，所述施压盘上设置有施压导向筒，所述施压导向筒外部套装有施压筒，施压筒的底面与施压盘压紧配合，施压筒的顶面与施压油缸的伸缩轴底部压紧装配，所述施压油缸为空心油缸；

锚索底部穿过施压油缸、施压筒、施压盘后进入第一外壳、第二外壳内的岩土；所述顶部齿盘与另一扭转齿轮啮合传动，两个扭转齿轮分别固定在扭转轴上，扭转轴底部与支撑座块可圆周转动装配、顶部穿过第三隔板后装入旋转油缸内；所述扭转轴上还套装有角度传感器，角度传感器用于检测扭转轴的转动角度。

本发明还公开了一种锚索拉拔试验装置，包括连接座、底座板，所述底座板上固定有至少两块支撑侧板，两块支撑侧板上固定有底部支撑板，且其中一块支撑侧板上固定有立板，立板顶部固定有检测支架，检测支架上固定有第一探头，第一探头用于探测端部固定筒距离第一探头的距离；

所述端部固定筒套装固定在锚索一端，锚索另一端分别穿过拉拔油缸、压力传感器、限位螺母、第二隔板后装入试验桶模块中；

所述拉拔油缸的伸缩轴与端部固定筒套装固定，拉拔油缸安装在第一隔板上，所述第一隔板固定在立板上；所述第二隔板与螺杆顶部套装固定，螺杆底部穿过第三隔板后与支撑座块装配固定，所述第三隔板与螺杆装配固定；

两块支撑侧板一端上固定有端部固定板，所述底部支撑板上、远离端部固定板一端上分别固定有第一支撑立板、第二支撑立板、第三支撑立板，所述第二支撑立板、第三支撑立板之间固定有晃动油缸，所述晃动油缸的晃动伸缩轴穿过第二支撑立板、第一支撑立板后与支撑立块装配固定，且所述晃动伸缩轴可轴向往复滑动；所述端部固定板、第一支撑立板分别与滑轨两端装配固定。

作为本发明的进一步改进，所述立板上、位于支撑座块上方还分别安装有两块导向卡块，远离立板一侧的导向卡块通过卡块连接板与立板装配固定，所述导向卡块底面与支撑座块顶面贴合装配；

所述端部固定板、第一支撑立板之间、两块支撑侧板内侧卡合、可滑动装配有检测滑板，所述检测滑板与第二晃动导向轴可轴向滑动装配，第二晃动导向轴两端分别固定在端部固定板、第一底座立板上，所述端部固定板、第一底座立板之间安装有第二底座立板，所述第二底座立板、第一底座立板分别固定在底座板上；所述第二晃动导向轴位于端部固定板与检测滑板之间的部分上套装有晃动压簧；

所述检测滑板还与限位检测轴一端装配固定，所述限位检测轴另一端穿过、第二底座立板后其端面与第二探头的探测端正对，第二探头用于探测其与限位检测轴之间的最小间距。

作为本发明的进一步改进，所述第一隔板、第二隔板、第三隔板上分别设置有第一隔板槽、第二隔板槽、第三隔板槽；

所述第二隔板底部固定有保持环，保持环内侧设置有与限位盘卡合、可圆周转动装配的保持环槽；

所述底部支撑板靠近检测滑板处固定有第四支撑立板，所述第四支撑立板与端部固定板分别与第一晃动导向轴两端装配固定，且检测滑板与第一晃动导向轴套装、可轴向滑动装配，所述第一晃动导向轴、第二晃动导向轴的轴线平行。

作为本发明的进一步改进，所述试验桶模块下方、底部支撑板上安装有定位模块，所述定位模块用于对试验桶模块进行定位，且可与试验桶模块快速拆装。

本发明的有益效果是：

1、本发明结构简单，通过在试验桶模块内内置锚索实际使用环境的岩土，加上扭转油缸、推动油缸、空心轴油缸对锚索、岩土施加不同的力，从而相对还原处锚索的实际使用环境。另外可以通过对渗水间隙内注入高压水，从而通过渗水孔模拟渗水环境，从而进一步还原使用环境。也就相对真实地研究锚索、注浆液的实际使用场景，从而为重点支护部分的设计提供依据。

2、本发明的试验桶模块采用第一外壳、第二外壳可拆装设计，从而大大利于试验完成后排出其内部的岩土。第一外壳、第二外壳内部还内置渗水孔板，从而通过渗水孔板进行渗水，从而更加真实地还原岩土的自然环境。

3、本发明的定位模块能够实现对试验桶模块的精确定位，以及升降管与进水孔之间的升降装配，从而大大利于定位模块、试验桶模块的拆装、定位，也就可以大大增加实验效率。

附图说明

图1-图6本发明的结构示意图。其中图5是图4中F1处放大图。

图7-图8是本发明的试验桶模块结构示意图。

图9是本发明的推力组件处结构示意图。

图10-图18是本发明的试验桶模块结构示意图。其中图17是试验桶模块在插接管头处的截面剖视图；图18是试验桶模块在引水孔处的截面剖视图；

图19-图26是本发明的定位模块结构示意图。其中图26为电磁铁处结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参见图1-图26，一种锚索拉拔试验装置，包括连接座110、底座板120，所述底座板120上固定有至少两块支撑侧板130，两块支撑侧板130上固定有底部支撑板160，且其中一块支撑侧板130上固定有立板140，立板140顶部固定有检测支架141，检测支架141上固定有第一探头210，第一探头210接入电涡流传感器，其用于探测端部固定筒320距离第一探头210的距离。当然，第一探头210可以是霍尔传感器，端部固定筒320采用磁性材料制成，此时通过霍尔传感器即可探测与端部固定筒320的间距。

所述端部固定筒320套装固定在锚索510一端，锚索510另一端分别穿过拉拔油缸220、压力传感器270、限位螺母521、第二隔板152后装入试验桶模块A中；

所述拉拔油缸220为空心轴油缸，其伸缩轴与端部固定筒320套装固定，从而能够对锚索施加轴向拉力。拉拔油缸220安装在第一隔板151上，所述第一隔板固定在立板140上；

所述第二隔板152与螺杆310顶部套装固定，螺杆310底部穿过第三隔板153后与支撑座块B123装配固定，所述第三隔板153与螺杆310装配固定，且本实施例中螺杆310至少有四根；所述第一隔板151还与侧隔板154装配固定，侧隔板154固定在立板140上；

所述立板140上、位于支撑座块B123上方还分别安装有两块导向卡块142，远离立板一侧的导向卡块142通过卡块连接板143与立板装配固定，所述导向卡块142底面与支撑座块B123顶面贴合装配，从而提供阻碍支撑座块B123向上移动的阻力且不阻碍支撑座块B123沿着滑轨430滑动。

两块支撑侧板130一端上固定有端部固定板410，所述底部支撑板160上、远离端部固定板410一端上分别固定有第一支撑立板161、第二支撑立板162、第三支撑立板163，所述第二支撑立板162、第三支撑立板163之间固定有晃动油缸230，所述晃动油缸230的晃动伸缩轴231穿过第二支撑立板162、第一支撑立板161后与支撑立块B122装配固定，且所述晃动伸缩轴231可轴向往复滑动；

所述端部固定板410、第一支撑立板161分别与滑轨430两端装配固定，滑轨430横截面为T形或C形。所述端部固定板410、第一支撑立板161之间、两块支撑侧板130内侧卡合、可滑动装配有检测滑板420，所述检测滑板420与第二晃动导向轴340可轴向滑动装配，第二晃动导向轴340两端分别固定在端部固定板410、第一底座立板121上，所述端部固定板410、第一底座立板121之间安装有第二底座立板122，所述第二底座立板122、第一底座立板121分别固定在底座板120上；

所述第二晃动导向轴340位于端部固定板410与检测滑板420之间的部分上套装有晃动压簧440，所述晃动压簧440用于对检测滑板420提供阻碍其向远离晃动油缸230移动的弹力；所述检测滑板420还与限位检测轴350一端装配固定，所述限位检测轴350另一端穿过、第二底座立板122后其端面与第二探头240的探测端正对，第二探头240用于探测其与限位检测轴350之间的最小间距。本实施例中第二探头240接入一电涡流位移传感器，从而通过电涡流传感技术探测第二探头240与限位检测轴350之间的最小间距。另外还可以在限位检测轴350端部上设置磁铁，将第二探头240设置在霍尔位移传感器，从而探测第二探头240与限位检测轴350之间的最小间距。

所述第二探头240固定在调节架450上，调节架450套装在调节螺杆360外且与之通过螺纹旋合装配，所述调节螺杆360一端与第二底座立板122可圆周转动、不可轴向移动装配，调节螺杆360另一端穿出端部固定板410后与旋钮361装配固定，且调节螺杆360与端部固定板410可圆周转动、不可轴向移动装配。使用时，通过旋转旋钮361即可驱动调节螺杆360圆周转动，从而调节第二探头240与限位检测轴350之间的初始位移值。这种设计主要是为了增加第二探头240的探测精度，同时有不影响限位检测轴350的轴向移动。理论上第二探头240越靠近限位检测轴350，则其探测精度越高，但是限位检测轴350的轴向移动位移越小。

所述底部支撑板160靠近检测滑板420处固定有第四支撑立板164，所述第四支撑立板164与端部固定板410分别与第一晃动导向轴330两端装配固定，且检测滑板420与第一晃动导向轴330套装、可轴向滑动装配，所述第一晃动导向轴330、第二晃动导向轴340的轴线平行。这种设计主要是检测滑板420高度偏高，通过第一晃动导向轴330、第二晃动导向轴340进行导向可以防止其发生倾斜、卡死。

所述试验桶模块A下方、底部支撑板160上安装有定位模块B，所述定位模块B用于对试验桶模块A进行定位，且可与试验桶模块A快速拆装。

参见图9-图18，所述试验桶模块A包括受力环A330、第一外壳A110、第二外壳A120，所述第一外壳A110、第二外壳A120分别为圆柱形筒体的两半，且第一外壳A110、第二外壳A120内部分别设置有中空的渗水间隙A101，所述渗水间隙A101底板通过进水孔A102与引水孔A143连通，引水孔A143设置在密封凸柱A141上，密封凸柱A141设置在底部齿盘A140上，所述底部齿盘A140内侧设置有齿盘盲孔A142，所述引水孔A143两端分别与齿盘盲孔A142、进水孔A102连通。优选地，密封凸柱A141在进水孔A102靠近引水孔A143处设置有连通环槽A145，所述连通环槽A145与第一外壳A110、第二外壳A120底部的内壁密封，从而使得无需对引水孔A143和进水孔A102进行定位也能快速实现引水孔A143和进水孔A102的连通。

所述底部齿盘A140外侧设置有底部齿轮部分A144且底部齿盘A140通过螺栓固定在第一外壳A110、第二外壳A120上，所述底部齿轮部分A144与扭转齿轮551啮合传动，所述齿盘盲孔A142底部与连接短管A210一端装配固定，所述连接短管A210另一端穿出齿盘盲孔A142后与开关压簧A230一端套装固定，所述开关压簧A230另一端与开关筒A220的端部装配固定，且开关压簧A230用于提供将开关筒A220下压至最大位移的弹力；

所述连接短管A210、开关筒A220、开关压簧A230分别位于密封筒A180内部的密封内筒A181，所述密封筒A180固定在滑动座A150上且其顶部与底部齿盘A140底面贴合、可圆周转动装配，所述底部齿盘A140底部还固定有推力球轴承A170的座圈部分A172，推力球轴承A170的轴圈部分A171套装固定在密封筒A180外壁上，从而实现降低底部齿盘A140与密封筒A180之间的摩擦或磨损速度。

所述滑动座A150上分别设置有卡合滑槽A151、开关滑孔A152、定位卡槽A153，所述开关筒A220与开关压簧A230装配一端为开关大端A221，所述开关大端A221的直径大于开关滑孔A152的直径；所述开关筒A220另一端装入开关滑孔A152内且与之可轴向滑动装配，所述开关筒A220内部为中空的开关导流腔A223，且开关筒A220靠近开关大端A221的一端上分别设置有排液孔A222、密封部分A224，所述排液孔A222贯穿开关筒A220，所述密封部分A224可与开关滑孔A152的内壁密封装配，且初始状态时，密封部分A224与开关滑孔A152的内壁密封装配、排液孔A222进入开关滑孔A152内，从而使得开关导流腔A223与密封内筒A181断开。这种设计主要为了防止在不向密封内筒A181内继续加注液体时（水），密封内筒A181内的水倒流排出，造成污染。如取出试验桶模块时，如果密封内筒A181保持与开关滑孔A152连通，那么水就会从开关滑孔内倒流出来造成污染或设备的损坏。

所述卡合滑槽A151与滑轨430卡合、可滑动装配，本实施例中滑动座A150可以沿着滑轨430的长度方向滑动。所述滑动座A150底部安装有万向轮A190，所述万向轮A190用于便于整个试验桶模块A的搬运，且所述连接座110的顶面正好与万向轮A190接触、支撑，从而正在装卸试验桶模块A时十分省力，无需吊机等辅助装置。因为试验桶模块A一般比较重，本实施例的样机中试验桶模块A重量为60公斤左右，但是只能适用于小型试验。通过连接座110、万向轮A190的设计，使得只需要人工推动试验桶模块A，使得卡合滑槽A151与滑轨430正对、卡合装配即可快速拆装试验桶模块A。可大大降低操作者体力消耗及试验效率。

所述定位卡槽A153与定位模块B的定位插接块B310顶部卡合、装配。所述第一外壳A110、第二外壳A120相互贴合一端上分别设置有连通插管A121和连通插孔A111、装配插接座A350和装配插接件A360；所述连通插管A121和连通插孔A111分别与第一外壳A110、第二外壳A120上的渗水间隙A101连通，从而使得两个渗水间隙A101之间的液体连通，且连通插管A121可以插入连通插孔A111内且与之密封装配；

所述装配插接座A350上固定有插接缺槽A351，所述装配插接件A360上设置有插接块A361，所述插接块A361插装入插接缺槽A351内且与之卡合装配，插接固定条A320穿过插接缺槽A351、插接块A361，从而实现第一外壳A110、第二外壳A120之间的装配固定。

所述第二外壳A120靠近第一外壳A110一侧上、沿着其端面高度方向上固定有密封圈A410，所述密封圈A410通过与装配插接座A350、第一外壳A110侧壁挤压以实现第一外壳A110、第二外壳A120贴合处的密封。本实施例中，密封圈A410内部为中空的密封状态，且密封圈A410采用弹性、软质材料制成，如橡胶、硅胶等。密封圈A410内部通过油嘴与外部高压的液压油连通，从而在第一外壳A110、第二外壳A120装配后，通过油嘴往密封圈A410内部加注高压的液压油，使得密封圈A410膨胀以与第一外壳A110、第二外壳A120挤压密封。

所述第一外壳A110、第二外壳A120内部的渗水间隙A101中安装有渗水孔板A160，所述渗水孔板A160上设置有无数渗水孔A161。使用时，渗水间隙内的水通过渗水孔A161渗出，以模拟渗水的地质环境。

所述第一外壳A110、第二外壳A120顶部分别与限位螺杆A340底部固定，所述限位螺杆A340顶部分别穿过顶部齿盘A130、限位盘A330后与螺母旋合装配，从而限制限位盘A330向上移动的最大位移。所述顶部齿盘A130上分别设置有容纳插接固定条A320顶部的容纳槽A131、便于起吊的起吊孔A132，所述容纳槽A131套装在插接固定条A320顶部，所述起吊孔A132用于需要起吊试验桶模块时与挂钩钩合，从而便于挂钩的着力。优选地，所述顶部齿盘A130通过其它螺栓固定在第一外壳A110、第二外壳A120顶部。

所述第一外壳A110、第二外壳A120内侧顶部与施压盘A310密封、可轴向滑动装配，所述施压盘A310上设置有施压导向筒A311，所述施压导向筒A311外部套装有施压筒540，施压筒540的底面与施压盘A310压紧配合，施压筒540的顶面与施压油缸250的伸缩轴底部压紧装配，所述施压油缸250为空心油缸。使用时，施压油缸250通过其伸缩轴对施压盘A310施加下压的压力，从而压紧装在第一外壳A110、第二外壳A120内的岩土，以相对还原真实的岩土密度、地压。

锚索510底部穿过施压油缸250、施压筒540、施压盘A310后进入第一外壳A110、第二外壳A120内的岩土。试验时，需要按照正常的打锚索工艺，首先对第一外壳A110、第二外壳A120内的岩土进行压紧、压实，从而还原岩土的自然状态，然后通过打孔机对岩土内部进行打孔，打出锚孔，再装入锚索、注浆，等待注浆液凝固以完成锚索的安装，最后进行试验即可。

所述顶部齿盘A130与另一扭转齿轮551啮合传动，两个扭转齿轮551分别固定在扭转轴370上，扭转轴370底部与支撑座块B123可圆周转动装配、顶部穿过第三隔板153后装入旋转油缸250内，旋转油缸250以高压的液压油为动力驱动扭转轴370圆周转动。优选地，所述扭转轴370上还套装有角度传感器280，角度传感器280用于检测扭转轴370的转动角度。所述旋转油缸250安装在第三隔板153上。

所述第一隔板151、第二隔板152、第三隔板153上分别设置有第一隔板槽1511、第二隔板槽1521、第三隔板槽1531，所述第一隔板槽1511、第二隔板槽1521用于便于锚索通过，所述第三隔板槽1531用于便于试验桶模块A顶部通过。

优选地，所述第二隔板152底部固定有保持环530，保持环530内侧设置有与限位盘A330卡合、可圆周转动装配的保持环槽531。这种设计主要是为了稳定试验桶模块顶部，防止其发生较大晃动导致滑轨受损。

参见图3-图8、图14、图19-图26，所述定位模块B包括定位外壳B110、滑动底板B120，滑动底板B120上设置有贯穿的长槽B121，且滑动底板B120还与滑动立板B122底部固定，滑动立板B122顶部与支撑座块B123装配固定；所述滑动底板B120、滑动立板B122、支撑座块B123共同构成滑动架；

所述定位外壳B110与滑动立板B122装配固定，且定位外壳B110内部为中空的安装腔B111，所述定位外壳B110上还设置有滑动管孔B112、活动卡槽B113，所述滑动管孔B112卡合、可轴向滑动地安装有升降管B250，所述活动卡槽B113内部与卡合凸缘B311卡合、可滑动装配，所述卡合凸缘B311固定在定位插接块B310上，定位插接块B310与定位卡槽A153卡合装配从而实现试验桶模块与定位模块的装配；

所述定位插接块B310与插接滑杆B312顶部装配固定，插接滑杆B312底部穿过定位外壳B310、第五定位支板B145后与限位大端B313装配固定，限位大端B313不能穿过第五定位支板B145，所述定位槽滑杆B312位于卡合凸缘B311和第五定位支板B145之间的部分上套装有第一定位压簧B410，所述第一定位压簧B410用于对定位插接块B310产生向定位卡槽A153移动的推力；

所述第五定位支板B145卡合、可滑动的安装在第三定位支板B143、第四定位支板B144之间，所述第三定位支板B143、第四定位支板B144底部与定位底板B130装配固定，定位底板B130与定位外壳B110装配固定；所述第三定位支板B143、第四定位支板B144位于第五定位支板B145和定位底板B130之间的部分上安装有第六定位支板B146，第六定位支板B146上固定有容纳环B150，容纳环B150内部安装有检测微动开关B520，所述检测微动开关B520的触发端伸出容纳环B150顶部且正对限位大端B313的底面。当定位插接块B310与滑动座A150非定位卡槽A153的部分接触时，定位插接块B310克服第一定位压簧B410的弹力下移，从而使得限位大端B313下移以触发检测微动开关B520，所述容纳环B150用于限制限位大端B313下移的最大位移，防止压坏检测微动开关B520；

检测微动开关B520的信号端与控制器的信号端通讯连接，本实施例的控制器选用工控机或PLC。从而在检测微动开关B520被触发时，控制器获得信号，判断为滑动座A150与定位插接块B310压紧配合，而检测微动开关B520解除触发状态时，判断为定位插接块B310与定位卡槽A153卡合装配（安装试验桶模块时）或滑动座A150脱离定位插接块B310处（拆卸试验桶模块时）。

所述第五定位支板B145底部还与拉绳B160顶部装配固定，第五定位支板B145套装在定位导向轴B610外且与定位导向轴B610可轴向滑动装配；所述定位导向轴B610两端分别固定在定位外壳B110、定位底板B130上，定位导向轴B610贯穿第六定位支板B146；定位导向轴B610位于第五定位支板B145和第六定位支板B146之间的部分上套装有第三定位压簧B430，第三定位压簧B430用于对第五定位支板B145产生向上推动的推力，从而保持第五定位支板B145始终保持与安装腔B111内侧顶面贴紧。这种设计主要是为了避免定位插接块B310下移不及时造成定位插接块B310与滑动座A150卡死的情况。使用时，第五定位支板B145也能下移，因此具有较高的灵活性，既能够防止卡死又能够保证具有足够的推力保持定位插接块B310与定位卡槽A153卡合装配。

所述拉绳B160另一端与收卷筒装配固定、缠绕，收卷筒通过单向轴承套装在拉绳转轴B620上，单向轴承的锁止方向为缠绕拉绳的方向；所述拉绳转轴B620两端分别穿出第三定位支板B143、第四定位支板B144，且拉绳转轴B620一端与解锁电机B510的输出轴通过联轴器连接，解锁电机B510通电后可以驱动拉绳转轴B620在圆周方向上正反转，解锁电机B510安装在定位底板B130上；拉绳转轴B620另一端与卷簧B350内侧端装配固定，卷簧B350外侧端通过卷簧外壳与第三定位支板B143装配固定，从而使得拉绳转轴B620圆周转动时，卷簧B350可以存储弹力，而卷簧B350可以通过自身弹力驱动拉绳转轴B620反转。

所述拉绳转轴B620上还固定有第一副带轮B332，所述第一副带轮B332通过第一皮带B330与第一带轮B331连接并构成带传动机构；所述第一带轮B331固定在中转轴B630上，中转轴B630一端穿过第三支板B143后与第二带轮B341装配固定，且中转轴B630可圆周转动。

当解锁电机缠绕拉绳以将第五定位支板B145下拉时，定位插接块B310逐渐下移脱离出定位卡槽A153，此时定位模块与试验桶模块直接可以拆卸。而解锁电机停止运行后，第三定位压簧、卷簧通过自身弹力驱动收卷筒反转，从而释放拉绳以使得第五定位支板B145复位，从而等待下一次试验桶模块与定位模块的装配。而收卷筒反转时不会驱动拉绳转轴B620同步反转，从而实现拉绳的自动复位以及拉绳转轴的独立运行。

所述第二带轮B341通过第二皮带B340与第二副带轮B342连接并构成带传动机构，所述第二副带轮B342装配固定在升降驱动轴B640上，升降驱动轴B640一端依次穿过第三定位支板B143、第二定位支板B142、第一定位支板B141后与棘轮B320装配固定，且升降驱动轴B640可圆周转动、升降驱动轴B640位于第二定位支板B142、第一定位支板B141之间的部分上套装固定有升降齿轮B360；所述第二定位支板B142、第一定位支板B141分别固定在安装腔B111内侧顶面上；

所述升降齿轮B360与升降齿槽B2511啮合传动，所述升降齿槽B2511设置在升降卡条B251上，升降卡条B251固定在升降管B250外壁上且升降管B250与滑动管孔B112卡合、可滑动装配，所述升降卡条B251至少有两条且均匀分布在升降管B250圆周方向上；

未设置有升降齿槽B2511的升降卡条B251上固定有触发板B252，所述触发板B252上下两侧的最大位移点处分别设置第一限位微动开关B531、第二限位微动开关B532，所述第一限位微动开关B531、第二限位微动开关B532的信号端分别与控制器的信号端通讯连接且第一限位微动开关B531、第二限位微动开关B532分别固定在定位底板B130、安装腔B111内壁上。

当升降管B250上移至最大位移时，第一限位微动开关B531被触发，此时升降管B250装入开关滑孔A152内且与开关筒A220底部压紧以驱动开关筒A220上移至最大位移，此时排液孔A222与密封内腔A181连通；当升降管B250下移至最大位移时，第二限位微动开关B532被触发，此时升降管B250顶部不超出滑动管孔B112顶面，从而防止升降管B250影响滑动座A150的移动。

所述升降管B250底部与导向管B240顶部套装、密封、可轴向滑动装配，所述导向管B240另一端穿出定位底板B130后与连接管头B230一端密封装配固定，连接管头B230另一端与弹簧软管B220一端密封装配固定，弹簧软管B220另一端与进液管B210一端装配固定，进液管B210另一端穿过长槽B121后与外部高压水源连通，从而将水引入渗水间隙内模拟渗水。所述长槽B121用于在滑动点B120往复滑动时为进液管B210提供让位空间。

需要升降管B250下移时，也就是需要将试验桶模块与定位模块拆卸时，只需要解锁电机正转，从而通过升降齿轮驱动升降齿槽以将升降管B250下拉，同时拉绳转轴也收卷拉绳。也就使得升降管B250、定位插接块B310同步下移直到脱离出滑动座即可。解锁电机停止运行后拉绳、定位插接块B310随后复位。

需要升降管B250上移时，解锁电机反转，此时收卷筒不同步转动，升降齿轮驱动升降管B250上移至最大位移即可。

优选地，所述导向管B240与升降管B250之间套装有第二定位压簧B420，所述第二定位压簧B420用于对升降管B250提供上推的弹力，从而保持升降管B250向上顶紧开关筒A220。

优选地，参见图26，所述棘轮B320上设置有数个轮槽B321，轮槽B321与棘爪B710一端卡合装配，棘爪B710另一端通过销轴B660与升降座B720铰接，升降座B720上固定有角度限位块B721，角度限位块B721用于限制棘爪B710逆时针转动的最大角度，且所述棘爪B710与升降座B720之间安装有扭簧，扭簧用于对棘爪B710产生逆时针转动的扭力；

所述升降座B720与伸缩杆B541顶部装配固定，伸缩杆B541底部穿过第四定位压簧B440、导向架B131后装入电磁铁B540内，电磁铁B540通电后可驱动伸缩杆B541下移，从而将棘爪B710卡出轮槽，所述导向架B131固定在定位底板B130上。

图26展示的是初始状态，也就是升降管位于最底部的状态。此时由于有棘爪对棘轮的锁紧，升降驱动轴不会转动（正转）。需要升降管上移时，电磁铁得电将棘爪拉出轮槽，此时升降驱动轴的转动限制消除，因此可以驱动升降管上移。这种设计主要是为了避免第二定位压簧对升降管产生上推的弹力驱动升降管非需要性上移，从而影响使用。

优选地，参见图9，由于在解锁后不马上将试验桶模块推出定位模块的话，就需要解锁电机一直保持运行且不转动状态，这显然很容易导致解锁电机烧坏。因此申请人设计了推力组件，所述推力组件包括推力轴B650，推力轴B650两端分别装入第一滑孔B1221、第二滑孔B1222中，且推力轴B650两端上还分别安装有第一推力环B651、第二推力环B652，第一推力环B651、第二推力环B652分别在第一滑孔B1221、第二滑孔B1222内可滑动装配，且推力轴B650位于第二推力环B652与第二滑孔B1222之间的部分上套装有第五定位压簧B450，第五定位压簧B450用于对推力轴B650产生向滑轨430推动的弹力；

所述支撑立块B122上还安装固定有保护壳B124，保护壳B124内侧与第一推力环B651正对处还安装有感应微动开关B550，感应微动开关B550的触发端与第一推力环B651正对且感应微动开关B550的信号端与控制器的信号端通讯连接。在试验桶模块装入定位模块前，滑动座A150会先与第二推力环B652压紧以推动推力轴B650克服第五定位压簧的弹力向感应微动开关移动直到第一推力环B651触发感应微动开关，此时判断为定位插接块B310插装入定位卡槽A153，滑动管孔B112与开关滑孔A152正对。在解锁后，第五定位弹簧通过自身弹力驱动试验桶模块滑动，从而使得定位卡槽A153与定位插接块B310错位即可。

试验时，首先将试验桶模块装配好让后填充岩土、压紧，再装入滑轨上与定位模块进行装配，然后安装拉拔油缸、限位螺母、压力传感器，从进行测试。则是过程中可以通过晃动伸缩轴对滑动架施加轴向的推力以模拟锚索所受的剪力，或往复移动滑动架以模拟地震、退锚；通过旋转油缸驱动试验桶模块转动一定夹角以模拟锚索所受扭剪力；通过施压油缸突然增加模拟冲击地压。另外在晃动滑动架时，通过第二探头检测晃动幅度。所有的力学参数均可通过结构、尺寸、油压等参数换算，因此可以较为真实地还原锚索安装场景所受的综合力学情况，以便于研究、为后期施工、设计提供基础数据。

本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种试验桶模块，其特征是：包括受力环、第一外壳、第二外壳、底部齿盘，所述第一外壳、第二外壳分别为圆柱形筒体的两半，所述底部齿盘外侧设置有底部齿轮部分且底部齿盘通过螺栓固定在第一外壳、第二外壳上，所述底部齿轮部分与扭转齿轮啮合传动，底部齿盘还与滑动座可圆周转动装配；所述滑动座上分别设置有卡合滑槽、开关滑孔、定位卡槽，所述卡合滑槽与滑轨卡合、可滑动装配，所述定位卡槽与定位模块的定位插接块顶部卡合、装配；

所述第一外壳、第二外壳相互贴合一端上分别设置有连通插管和连通插孔、装配插接座和装配插接件；所述连通插管和连通插孔分别与第一外壳、第二外壳上的渗水间隙连通；

所述装配插接座上固定有插接缺槽，所述装配插接件上设置有插接块，所述插接块插装入插接缺槽内且与之卡合装配，插接固定条穿过插接缺槽、插接块；

第一外壳、第二外壳内部分别设置有中空的渗水间隙，所述渗水间隙底板通过进水孔与引水孔连通，引水孔设置在密封凸柱上，密封凸柱设置在底部齿盘上，所述底部齿盘内侧设置有齿盘盲孔，所述引水孔两端分别与齿盘盲孔、进水孔连通；

密封凸柱在进水孔靠近引水孔处设置有连通环槽，所述连通环槽与第一外壳、第二外壳底部的内壁密封；

所述第一外壳、第二外壳内部的渗水间隙中安装有渗水孔板，所述渗水孔板上设置有无数贯穿的渗水孔；

所述齿盘盲孔底部与连接短管一端装配固定，所述连接短管另一端穿出齿盘盲孔后与开关压簧一端套装固定，所述开关压簧另一端与开关筒的端部装配固定，且开关压簧用于提供将开关筒下压至最大位移的弹力；

所述连接短管、开关筒、开关压簧分别位于密封筒内部的密封内筒，所述密封筒固定在滑动座上且其顶部与底部齿盘底面贴合、可圆周转动装配，所述底部齿盘底部还固定有推力球轴承的座圈部分，推力球轴承的轴圈部分套装固定在密封筒外壁上；

所述开关筒与开关压簧装配一端为开关大端，所述开关大端的直径大于开关滑孔的直径；所述开关筒另一端装入开关滑孔内且与之可轴向滑动装配，所述开关筒内部为中空的开关导流腔，且开关筒靠近开关大端的一端上分别设置有排液孔、密封部分，所述排液孔贯穿开关筒，所述密封部分可与开关滑孔的内壁密封装配，且初始状态时，密封部分与开关滑孔的内壁密封装配、排液孔进入开关滑孔内。

2.如权利要求1所述的试验桶模块，其特征是：所述第二外壳靠近第一外壳一侧上、沿着其端面高度方向上固定有密封圈，所述密封圈通过与装配插接座、第一外壳侧壁挤压以实现第一外壳、第二外壳贴合处的密封，密封圈采用弹性、软质材料制成，密封圈内部通过油嘴与外部高压的液压油连通。

3.如权利要求1所述的试验桶模块，其特征是：还包括支撑座块、第三隔板、旋转油缸，所述第一外壳、第二外壳顶部分别与限位螺杆底部固定，所述限位螺杆顶部分别穿过顶部齿盘、限位盘后与螺母旋合装配；所述顶部齿盘上分别设置有容纳插接固定条顶部的容纳槽、便于起吊的起吊孔；

所述第一外壳、第二外壳内侧顶部与施压盘密封、可轴向滑动装配，所述施压盘上设置有施压导向筒，所述施压导向筒外部套装有施压筒，施压筒的底面与施压盘压紧配合，施压筒的顶面与施压油缸的伸缩轴底部压紧装配，所述施压油缸为空心油缸；

锚索底部穿过施压油缸、施压筒、施压盘后进入第一外壳、第二外壳内的岩土；所述顶部齿盘与另一扭转齿轮啮合传动，两个扭转齿轮分别固定在扭转轴上，扭转轴底部与支撑座块可圆周转动装配、顶部穿过第三隔板后装入旋转油缸内；所述扭转轴上还套装有角度传感器，角度传感器用于检测扭转轴的转动角度，所述旋转油缸安装在第三隔板上。

4.一种锚索拉拔试验装置，应用有权利要求1-3任一项所述的试验桶模块；包括连接座、底座板，所述底座板上固定有至少两块支撑侧板，两块支撑侧板上固定有底部支撑板，且其中一块支撑侧板上固定有立板，立板顶部固定有检测支架，其特征是：检测支架上固定有第一探头，第一探头用于探测端部固定筒距离第一探头的距离；

所述端部固定筒套装固定在锚索一端，锚索另一端分别穿过拉拔油缸、压力传感器、限位螺母、第二隔板后装入试验桶模块中；

所述拉拔油缸的伸缩轴与端部固定筒套装固定，拉拔油缸安装在第一隔板上，所述第一隔板固定在立板上；所述第二隔板与螺杆顶部套装固定，螺杆底部穿过第三隔板后与支撑座块装配固定，所述第三隔板与螺杆装配固定；

两块支撑侧板一端上固定有端部固定板，所述底部支撑板上、远离端部固定板一端上分别固定有第一支撑立板、第二支撑立板、第三支撑立板，所述第二支撑立板、第三支撑立板之间固定有晃动油缸，所述晃动油缸的晃动伸缩轴穿过第二支撑立板、第一支撑立板后与支撑立块装配固定，且所述晃动伸缩轴可轴向往复滑动；所述端部固定板、第一支撑立板分别与滑轨两端装配固定。

5.如权利要求4所述的锚索拉拔试验装置，其特征是：所述立板上、位于支撑座块上方还分别安装有两块导向卡块，远离立板一侧的导向卡块通过卡块连接板与立板装配固定，所述导向卡块底面与支撑座块顶面贴合装配；

所述端部固定板、第一支撑立板之间、两块支撑侧板内侧卡合、可滑动装配有检测滑板，所述检测滑板与第二晃动导向轴可轴向滑动装配，第二晃动导向轴两端分别固定在端部固定板、第一底座立板上，所述端部固定板、第一底座立板之间安装有第二底座立板，所述第二底座立板、第一底座立板分别固定在底座板上；所述第二晃动导向轴位于端部固定板与检测滑板之间的部分上套装有晃动压簧；

所述检测滑板还与限位检测轴一端装配固定，所述限位检测轴另一端穿过、第二底座立板后其端面与第二探头的探测端正对，第二探头用于探测其与限位检测轴之间的最小间距。

6.如权利要求5所述的锚索拉拔试验装置，其特征是：所述第一隔板、第二隔板、第三隔板上分别设置有第一隔板槽、第二隔板槽、第三隔板槽；

所述第二隔板底部固定有保持环，保持环内侧设置有与限位盘卡合、可圆周转动装配的保持环槽；

所述底部支撑板靠近检测滑板处固定有第四支撑立板，所述第四支撑立板与端部固定板分别与第一晃动导向轴两端装配固定，且检测滑板与第一晃动导向轴套装、可轴向滑动装配，所述第一晃动导向轴、第二晃动导向轴的轴线平行。

7.如权利要求4所述的锚索拉拔试验装置，其特征是：所述试验桶模块下方、底部支撑板上安装有定位模块，所述定位模块用于对试验桶模块进行定位，且可与试验桶模块快速拆装。

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