CN111207918B - 恒阻大变形锚杆的模拟装置及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及锚杆技术领域，尤其涉及一种恒阻大变形锚杆的模拟装置及其安装方法。该模拟装置包括套筒、连接件和螺纹件，其中：套筒具有贯通的安装孔，安装孔中至少部分为锥台孔；连接件具有第一端和第二端，第一端能够穿过安装孔，且第一端具有螺纹部；第二端具有能够套设于锥台孔中的锥台部，且锥台孔和锥台部的锥度相匹配；螺纹件能够螺纹连接于螺纹部。该恒阻大变形锚杆的模拟装置结构较为简单，安装过程也较为方便，从而缩短了试验时间、降低了试验成本。

Description

恒阻大变形锚杆的模拟装置及其安装方法

技术领域

本公开涉及锚杆技术领域，尤其涉及一种恒阻大变形锚杆的模拟装置及其安装方法。

背景技术

恒阻大变形锚杆和恒阻大变形锚索作为最常用的岩土工程锚固结构，在岩土工程、隧道工程、采矿工程等工程领域中都有着广泛的应用。为了保证锚杆和锚索的可靠性，在锚杆和锚索投入市场前都需要进行测试试验，但实际的锚杆和锚索尺寸过大，难以在室内开展相关试验，因此，通常用等比例缩小的模拟装置进行测试试验。

目前，模拟装置结构较为复杂，且在安装过程中需要将杆体和索体预埋在试件中，安装过程较为繁琐，从而导致试验时间较长、试验成本也较高。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种恒阻大变形锚杆的模拟装置及其安装方法，该恒阻大变形锚杆的模拟装置结构较为简单，安装过程也较为方便，从而缩短了试验时间、降低了试验成本。

为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的一个方面，提供一种恒阻大变形锚杆的模拟装置，所述模拟装置包括：

套筒，具有贯通的安装孔，所述安装孔中至少部分为锥台孔；

连接件，具有第一端和第二端，所述第一端能够穿过所述安装孔，且所述第一端具有螺纹部；所述第二端具有锥台部，所述锥台部能够套设于所述锥台孔中，且所述锥台孔和所述锥台部的锥度相匹配；

螺纹件，能够螺纹连接于所述螺纹部。

在本公开的一种示例性实施例中，所述安装孔包括依次连通的第一圆柱孔、所述锥台孔和第二圆柱孔，且所述第一圆柱孔、所述锥台孔和所述第二圆柱孔的中轴线位于同一条直线上；

其中，所述第一圆柱孔的直径等于所述锥台孔的第一端面的直径，所述第二圆柱孔的直径等于所述锥台孔的第二端面的直径，所述第一端面的直径大于所述第二端面的直径。

在本公开的一种示例性实施例中，所述套筒包括底盘和套管；所述套管固定于所述底盘，且所述套管的外径小于所述底盘的外径；

其中，所述底盘具有所述第一圆柱孔，所述套管具有所述锥台孔和所述第二圆柱孔。

在本公开的一种示例性实施例中，所述套管和所述底盘的连接处采用倒角结构。

在本公开的一种示例性实施例中，所述锥台孔和所述第二圆柱孔的内壁上沿所述套管的延伸方向设有多个刻度。

在本公开的一种示例性实施例中，所述连接件包括第一锥台、连接杆和第一螺杆；所述第一锥台具有所述锥台部；所述连接杆的一端固定于所述第二端面，另一端固定于所述第一螺杆的端面，且所述连接杆的直径小于所述第二端面的直径；所述第一螺杆具有所述螺纹部。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一锥台、所述连接杆和所述第一螺杆一体成型。

在本公开的一种示例性实施例中，所述连接件包括第二锥台、第二螺杆和连接索；所述第二锥台具有所述锥台部和凸出部，所述凸出部固定于所述第二端面；所述连接索可拆卸地连接于所述凸出部和所述第二螺杆之间；所述第二螺杆具有所述螺纹部。

在本公开的一种示例性实施例中，所述凸出部设有贯通的第一穿索孔，所述第一穿索孔的中轴线垂直于所述锥台部的延伸方向；所述螺纹部靠近所述凸出部的一侧设有贯通的第二穿索孔，所述第二穿索孔的中轴线平行于所述第一穿索孔的中轴线；所述连接索的一端能够穿过所述第一穿索孔，另一端能够穿过所述第二穿索孔；

所述连接件还包括：

索扣，数量为两个，用于可拆卸地捆扎所述连接索。

根据本公开的另一个方面，提供一种恒阻大变形锚杆的模拟装置的安装方法，用于将上述任意一项所述的模拟装置安装于试件中，所述试件具有贯通的空腔，所述空腔包括依次连通的第一孔、第二孔和第三孔，所述第一孔的孔径大于所述第二孔的孔径，所述第三孔的孔径大于所述第二孔的孔径，所述安装方法包括：

将所述套筒插入所述第一孔中；

使所述连接件的第一端穿过所述安装孔和所述第二孔，直至所述第二端的锥台部套设于所述锥台孔中、所述第一端的螺纹部穿入所述第三孔中；

将所述螺纹件安装于所述螺纹部并拧紧，直至所述螺纹件顶抵所述第三孔的底部。

本公开实施方式的恒阻大变形锚杆的模拟装置及其安装方法，套筒上贯通的安装孔中至少部分为锥台孔，连接件上具有螺纹部的第一端能够穿过安装孔，使得具有锥台部的第二端能够套设于锥台孔中，且锥台孔和锥台部的锥度相匹配，同时，螺纹件能够螺纹连接于螺纹部。

由此，在螺纹件固定、套筒朝远离螺纹件的方向移动时，连接件的锥台部能够挤压套筒的锥台孔，使得连接件与套筒之间出现滑动摩擦，而产生滑动摩擦力能够为连接件的变形提供恒阻力。

本申请的模拟装置，一方面，模拟装置的部件数量少、结构较为简单，从而使得整体结构较为简单；另一方面，在安装过程中只需将连接件的第一端穿过套筒，并使第二端的锥台部套设于锥台孔中，再将螺纹件螺纹连接于连接件的第一端的螺纹部即可，相较于现有技术，本申请的模拟装置不再需要将连接件预埋在试件中，简化了安装过程，进而缩短了试验时间、降低了试验成本。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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是现有技术锚杆的模拟装置的结构示意图。

图2是本公开实施方式一个实施例的模拟装置(恒阻大变形锚杆)的结构示意图。

图3是本公开实施方式另一个实施例的模拟装置(恒阻大变形锚索)的结构示意图。

图4是本公开实施方式安装孔的结构示意图。

图5是本公开实施方式套筒的结构示意图。

图6是本公开实施方式一个实施例的连接件的结构示意图。

图7是本公开实施方式另一个实施例的连接件的结构示意图。

图8是本公开实施方式试件的结构示意图。

图1中：01、套管；010、锥台孔；011、螺纹部；02、杆体；03、托盘；04、螺母；05、粘结胶；06、试件；060、预设孔。

图2～图8中：1、套筒；10、安装孔；100、锥台孔；101、第一圆柱孔；102、第二圆柱孔；11、底盘；12、套管；13、倒角结构；14、刻度；2、连接件；21、第一锥台；22、连接杆；23、第一螺杆；24、第二锥台；240、凸出部；2400、第一穿索孔；25、连接索；26、第二螺杆；260、第二穿索孔；27、索扣；3、螺纹件；4、试件；41、第一孔；411、第一部；412、第二部；42、第二孔；43、第三孔。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的主要技术创意。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“高”“低”“顶”“底”“左”“右”等也作具有类似含义。

当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。用语“一个”、“一”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

相关技术中，如图1所示，锚杆的模拟装置可包括套管01、杆体02、托盘03和螺母04，其中：

套管01的一端能够插入试件06(岩石块或混凝土块等)的预设孔060中，另一端凸出试件06设置，且套管01具有锥台孔010；杆体02的一端能够穿过锥台孔010设置，另一端能够与锥台孔010相卡合；托盘03套设于套管01，并朝远离锥台孔010的一侧突起；螺母04能够螺纹连接于套管01的螺纹部011。

该模拟装置的部件数量较多，从而使得整体结构较为复杂。另外，在安装过程中，首先，需要在预设孔060中布置粘结胶05；其次，将杆体02的一端插入粘结胶05中，从而实现杆体02的固定；最后，拧紧螺母04，螺母04顶抵托盘03，使得套管01朝远离粘结胶05的方向移动，进而实现套管01的预紧。

由此，相关技术中需要将杆体02预埋在预设孔060中，使得安装过程较为繁琐，进而导致试验时间较长、试验成本也较高。

为了解决上述技术问题，本公开实施方式中提供一种恒阻大变形锚杆的模拟装置，如图2和图3所示，该模拟装置包括套筒1、连接件2和螺纹件3，其中：

套筒1上贯通的安装孔10中至少部分为锥台孔100，连接件2上具有螺纹部的第一端能够穿过安装孔10，使得具有锥台部的第二端能够套设于锥台孔100中，且锥台孔100和锥台部的锥度相匹配，同时，螺纹件3能够螺纹连接于螺纹部。

由此，在螺纹件3固定、且套筒朝远离螺纹件3的方向移动时，连接件2的锥台部能够挤压套筒1的锥台孔100，使得连接件2与套筒1之间出现滑动摩擦，而产生滑动摩擦力能够为连接件2的变形提供恒阻力。

本申请的模拟装置，一方面，模拟装置的部件数量少(省去了现有技术中的托盘03)、结构较为简单，从而使得整体结构较为简单；另一方面，在安装过程中只需将连接件2的第一端穿过套筒1，并使第二端的锥台部套设于锥台孔100中，再将螺纹件3螺纹连接于连接件2的第一端的螺纹部即可，相较于现有技术，本申请的模拟装置不再需要将连接件2(相当于现有技术中的杆体02)预埋在试件中，简化了安装过程，进而缩短了试验时间、降低了试验成本。

下面结合附图对本公开实施方式提供的模拟装置的各个部件进行详细说明：

如图4所示，套筒1可具有贯通的安装孔10，以使连接件2能够穿过套筒1，并实现连接件2和套筒1的卡接。

具体而言，该安装孔10中至少部分为锥台孔100，而连接件2可具有第一端和第二端，第一端能够穿过安装孔10，第二端具有锥台部，该锥台部能够套设于锥台孔100中，且该锥台部和锥台孔100的锥度相匹配，从而实现连接件2和套筒1的卡接。

举例而言，该安装孔10可以为锥台孔100，当然，也存在安装孔10中部分为锥台孔100的情况。

如图4所示，安装孔10可包括依次连通的第一圆柱孔101、锥台孔100和第二圆柱孔102，当然，第一圆柱孔101、锥台孔100和第二圆柱孔102的中轴线位于同一条直线上。同时，第一圆柱孔101的直径可等于锥台孔100的第一端面的直径，第二圆柱孔102的直径可等于锥台孔100的第二端面的直径，而第一端面的直径大于第二端面的直径，也就是说，第一端面为锥台孔100的大端端面，第二端面为锥台孔100的小端端面，因此，第一圆柱孔101的直径大于第二圆柱孔102的直径。

由此，连接件2的锥台部能够穿过第一圆柱孔101，并套设于锥台孔100中，而第二圆柱孔102能够限制锥台部进一步穿入套筒1中，从而实现连接件2和套筒1的卡接。

需要注意的是，在安装孔10的加工过程中，可用砂纸或砂轮对第一圆柱孔101、锥台孔100和第二圆柱孔102的内壁进行打磨，以提高表面粗糙度，从而增大连接件2和套筒1之间的滑动摩擦力。

如图5所示，套筒1可包括底盘11和套管12，其中：

底盘11可具有第一圆柱孔101，底盘11的形状可以为方形或圆形等，而底盘11的厚度以满足实际需求为准，此处不作特殊限定。

套管12可具有锥台孔100和第二圆柱孔102，且套管12可固定于底盘11。具体而言，套管12和底盘11可通过焊接方式或是卡接方式固定，当然，套管12和底盘11也可以是一体成型，以增大套筒1的整体强度，此处不作特殊限定。

另外，套管12和底盘11的连接处可采用倒角结构13，当然，也可以是圆弧结构，能够减小连接处的应力集中即可，此处不作特殊限定。

需要注意的是，套管12的外径可小于或等于底盘11的外径，此处不作特殊限定。当套管12的外径小于底盘11的外径时，套筒1呈“T”字形；当套管12的外径等于底盘11的外径时，套筒1呈“一”字形，此处不再详细描述。

另外，锥台孔100和第二圆柱孔102的内壁上沿套管12的延伸方向可设有多个刻度14。在连接件2与套筒1之间出现相对滑动时，该刻度14能够测量出连接件2的变形量，此处不再详细描述。

如前所述，连接件2可具有第一端和第二端，其中：

第二端具有锥台部，该锥台部能够套设于锥台孔100中，且该锥台部和锥台孔100的锥度相匹配；第一端能够穿过安装孔10，且第一端具有螺纹部，螺纹件3能够螺纹连接于该螺纹部。

由此，在螺纹件3固定、套筒1朝远离螺纹件3的方向移动时，连接件2的锥台部能够挤压套筒1的锥台孔100，此时，连接件2与套筒1之间出现滑动摩擦，而产生滑动摩擦力能够为连接件2的变形提供恒阻力。

在一实施例中，如图6所示，连接件2可包括第一锥台21、连接杆22和第一螺杆23，其中：

第一锥台21具有前述锥台部；连接杆22的一端固定于该锥台部的第二端面(小端端面)，且连接杆22的直径小于第二端面(小端端面)的直径，从而使得连接杆22能够穿过第二圆柱孔102；连接杆22的另一端固定于第一螺杆23的端面，第一螺杆23具有前述螺纹部，此时，第一螺杆23和连接杆22可一体成型，也就是说，可直接在连接杆22加工出前述螺纹部，此处不再详细描述。

需要注意的是，第一锥台21、连接杆22和第一螺杆23也可一体成型，从而增大连接件2的整体强度。

在另一实施例中，如图7所示，连接件2可包括可第二锥台24、连接索25、第二螺杆26和索扣27，其中：

第二锥台24可具有前述锥台部和凸出部240，凸出部240可固定于该锥台部的第二端面(小端端面)，且凸出部240上设有贯通的第一穿索孔2400，第一穿索孔2400的中轴线可垂直于该锥台部的延伸方向。

第二螺杆26可具有前述螺纹部，且螺纹部靠近凸出部240的一侧设有贯通的第二穿索孔260，第二穿索孔260的中轴线可平行于第一穿索孔2400的中轴线。

连接索25可拆卸地连接于凸出部240和第二螺杆26之间，具体而言，连接索25的一端可穿过第一穿索孔2400设置，另一端可穿过第二穿索孔260设置，此时，该模拟装置实质上为恒阻大变形锚索，此处不再详细描述。

索扣27的数量为两个，能够穿过连接索25设置，并用来捆扎连接索25，此处不再详细描述。

如图2和图3所示，螺纹件3能够螺纹连接于前述螺纹部，用来固定连接件2的第一端，并能够给连接件2施加指定大小的预紧力。

举例而言，第一螺杆23和第二螺杆26的螺纹部可以为外螺纹，相应地，螺纹件3为六角螺母；当然，第一螺杆23和第二螺杆26的螺纹部可以为内螺纹，也就是说，第一螺杆23和第二螺杆26的端面上可设有螺纹孔，相应地，螺纹件3为六角螺栓，此处不再详细描述。

本公开实施方式还提供一种恒阻大变形锚杆的模拟装置的安装方法，用于将本申请中的模拟装置安装于试件4中。如前所述，试件4可以为岩石块或混凝土块等，此处不再一一列举。

如图8所示，该试件4可具有贯通的空腔，该空腔包括依次连通的第一孔41、第二孔42和第三孔43，且第一孔41的孔径大于第二孔42的孔径，第三孔43的孔径大于第二孔42的孔径，其中：

第一孔41用来放置套筒1，而套筒1可以为“T”字形(套管12的外径小于底盘11的外径)，相应地，第一孔41可以为包括第一部411和第二部412的阶梯孔，因此，第一部411的孔径可等于底盘11的外径、第一部411的深度可等于底盘11的厚度，而第二部412的孔径可等于套管12的外径、第二部412的深度可等于套管12的长度。

第三孔43用来放置螺纹件3，而螺纹件3可为六角螺母，因此，第三孔43的孔径可大于该六角螺母的外径，以方便六角螺母的转动，而第三孔43的深度可等于该六角螺母的厚度。

第二孔42用来放置连接件2和连接件2，因此，第二孔42的孔径可略大于连接杆22和连接索25的外径，以方便连接杆22和连接索25穿过第二孔42，而第二孔42的深度以能够放置连接件2和连接件2为准，此处不再详细描述。

综上所述，本申请的安装方法可包括以下步骤：

步骤S110，将套筒1插入第一孔41中；

步骤S120，使连接件2的第一端穿过套筒1的安装孔10和第二孔42，直至第二端的锥台部套设于锥台孔100中、第一端的螺纹部穿入第三孔43中；

步骤S130，将螺纹件3安装于螺纹部并拧紧，直至螺纹件3顶抵第三孔43的底部。

应当理解的是，本公开不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本公开能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本公开的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本公开延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本公开的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本公开的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本公开。

Claims (6)

1.一种恒阻大变形锚杆的模拟装置，其特征在于，包括：

套筒，具有贯通的安装孔，所述安装孔包括依次连通的第一圆柱孔、锥台孔和第二圆柱孔，且所述第一圆柱孔、所述锥台孔和所述第二圆柱孔的中轴线位于同一条直线上；其中，所述第一圆柱孔的直径等于所述锥台孔的第一端面的直径，所述第二圆柱孔的直径等于所述锥台孔的第二端面的直径，所述第一端面的直径大于所述第二端面的直径；

连接件，具有第一端和第二端，所述第一端能够穿过所述安装孔，且所述第一端具有螺纹部；所述第二端具有锥台部，所述锥台部能够套设于所述锥台孔中，且所述锥台孔和所述锥台部的锥度相匹配；

螺纹件，能够螺纹连接于所述螺纹部；

所述套筒包括底盘和套管；所述套管固定于所述底盘，且所述套管的外径小于所述底盘的外径；其中，所述底盘具有所述第一圆柱孔，所述套管具有所述锥台孔和所述第二圆柱孔；

所述锥台孔和所述第二圆柱孔的内壁上沿所述套管的延伸方向设有多个刻度；

所述连接件包括第二锥台、第二螺杆和连接索；所述第二锥台具有所述锥台部和凸出部，所述凸出部固定于所述锥台部的小端端面；所述连接索可拆卸地连接于所述凸出部和所述第二螺杆之间；所述第二螺杆具有所述螺纹部。

2.根据权利要求1所述的恒阻大变形锚杆的模拟装置，其特征在于，所述套管和所述底盘的连接处采用倒角结构。

3.根据权利要求1所述的恒阻大变形锚杆的模拟装置，其特征在于，

所述连接件包括第一锥台、连接杆和第一螺杆；所述第一锥台具有所述锥台部；所述连接杆的一端固定于所述锥台部的小端端面，连接杆的另一端固定于所述第一螺杆的端面，且所述连接杆的直径小于所述锥台部的小端端面的直径；所述第一螺杆具有所述螺纹部。

4.根据权利要求3所述的恒阻大变形锚杆的模拟装置，其特征在于，所述第一锥台、所述连接杆和所述第一螺杆一体成型。

5.根据权利要求1所述的恒阻大变形锚杆的模拟装置，其特征在于，所述凸出部设有贯通的第一穿索孔，所述第一穿索孔的中轴线垂直于所述锥台部的延伸方向；所述第二螺杆的螺纹部靠近所述凸出部的一侧设有贯通的第二穿索孔，所述第二穿索孔的中轴线平行于所述第一穿索孔的中轴线；所述连接索的一端能够穿过所述第一穿索孔，另一端能够穿过所述第二穿索孔；

所述连接件还包括：索扣，数量为两个，用于可拆卸地捆扎所述连接索。

6.一种恒阻大变形锚杆的模拟装置的安装方法，用于将权利要求1～5任意一项所述的模拟装置安装于试件中，所述试件具有贯通的空腔，所述空腔包括依次连通的第一孔、第二孔和第三孔，所述第一孔的孔径大于所述第二孔的孔径，所述第三孔的孔径大于所述第二孔的孔径，其特征在于，所述安装方法包括：将所述套筒插入所述第一孔中；使所述连接件的第一端穿过所述安装孔和所述第二孔，直至所述第二端的锥台部套设于所述锥台孔中、所述第一端的螺纹部穿入所述第三孔中；将所述螺纹件安装于所述螺纹部并拧紧，直至所述螺纹件顶抵所述第三孔的底部。

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