CN116718496A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
CN116718496A
CN116718496A CN202310627746.4A CN202310627746A CN116718496A CN 116718496 A CN116718496 A CN 116718496A CN 202310627746 A CN202310627746 A CN 202310627746A CN 116718496 A CN116718496 A CN 116718496A
Authority
CN
China
Prior art keywords
jack
dynamic
static
load
bearing plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310627746.4A
Other languages
English (en)
Inventor
于凤海
王曰亮
谭云亮
赵同彬
杨学瑞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University of Science and Technology
Original Assignee
Shandong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University of Science and Technology filed Critical Shandong University of Science and Technology
Priority to CN202310627746.4A priority Critical patent/CN116718496A/zh
Publication of CN116718496A publication Critical patent/CN116718496A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/32—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • G01N3/36—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces generated by pneumatic or hydraulic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02—Details
    • G01N3/06—Special adaptations of indicating or recording means
    • G01N3/068—Special adaptations of indicating or recording means with optical indicating or recording means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0001—Type of application of the stress
    • G01N2203/0005—Repeated or cyclic
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive
    • G01N2203/0019—Compressive
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/003—Generation of the force
    • G01N2203/0042—Pneumatic or hydraulic means
    • G01N2203/0048—Hydraulic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/022—Environment of the test
    • G01N2203/0244—Tests performed "in situ" or after "in situ" use
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/0641—Indicating or recording means; Sensing means using optical, X-ray, ultraviolet, infrared or similar detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067—Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0676—Force, weight, load, energy, speed or acceleration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067—Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0682—Spatial dimension, e.g. length, area, angle

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明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。

Description

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
技术领域
本发明涉及锚杆支护和测试方法技术领域，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。
背景技术
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。
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。
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。
发明内容
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，本发明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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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：
S1.在煤矿巷道内选择锚杆锚固区域，确定测试锚杆；
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；
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；
S4.当激光测距仪监测到位移大于20mm时，关闭电磁液压阀；
S5.选择多个锚杆分别测试；
S6.控制器记录激光测距仪和电磁液压阀的监测数据。
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。
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。
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。
本发明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：
(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。
(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；
(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
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；
图2是静载千斤顶和动载千斤顶的安装结构示意图；
图3是连接杆结构示意图；
图4是外壳体及其内部的结构示意图；
图5是动载千斤顶结构示意图；
图6是承压板结构示意图；
图7是氮气弹簧布置结构示意图；
图8是氮气弹簧布置侧视图；
图9是静载千斤顶结构示意图；
图10是加压装置结构示意图；
图11是远程控制装置结构示意图；
图12是巷道内测试过程安装示意图；
图中：1-静载千斤顶，2-动载千斤顶，3-氮气弹簧，4-承压板，5-安全环，6-加压装置，7-远程控制装置，8-连接杆，9-控制器，10-垫板，11-固定螺母，12-液压阀接口，13-外壳体，14-蓄能腔，15-柱塞泵，16-风管接口，17-传动齿轮，18气动动力装置，20-控制器，21-激光测距仪，22-电磁液压阀，23-电源线，24-电源，25-高压油管，26-三通阀，27-液压油箱，28-锚杆，29-安全绳，30-风管。
具体实施方式
结合图1至图12所示，对本发明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的具体实施方式进行说明。
实施例1
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，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。
其中，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，连杆长度根据静载千斤顶和动载千斤顶长度设置。连接杆实心端设置外螺纹，用于固定连接杆端部，空心端设置内螺纹，用于连接测试锚杆。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。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。承压板中部设置有通孔，多个氮气弹簧安装在承压板一侧。加压装置包括蓄能腔、柱塞泵和气动动力装置，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，通过泵送液压油实现静载千斤顶和动载千斤顶的分别加载。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，可以实现远程控制。
连接具体为一定尺寸的金属杆，用于固定动载千斤顶和动载千斤顶，并连接测试锚杆，静载千斤顶端为具有内螺纹的空心端，用于连接测试锚杆；实心端的外螺纹和固定螺母配合，垫板为一定厚度的圆环，与承压板接触，防止在动载冲击时固定螺母损坏，发生危险，起到保护固定螺母的作用，并提高试验过程的安全性。
外壳体内设置有动载千斤顶、承压板和多个氮气弹簧，当静止状态时，动载千斤顶、承压板、氮气弹簧表面接触，相互间无挤压作用力；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。动载千斤顶上设置有液压阀接口，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，具体的氮气弹簧可以设置4个，均匀分布在外壳一侧，单个最大弹力为70kN，叠加产生的最大弹力为280kN。动载千斤顶底部固定在外壳一侧，内环中空部分直径与承压板的圆环部分直径相同，用于承压板小直径柱状穿过并接触垫板，能够将动载传递至垫板上，另一侧与承压板贴合。承压板一侧较大直径的圆形金属板，另一侧为圆柱体，内部均中空，用于串接到连接杆上，一侧与氮气弹簧接触，一侧与千斤顶、垫板接触。
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。安全环位于千斤顶一侧，用于安装时方便搬取，同时在测试时将安全绳一端系到相邻锚杆上，一端系在安全环的曲线凹槽内，在锚杆断裂或拉出时安全绳由凹槽内可滑出至安全环另一端，起到一定缓冲作用。
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。柱塞泵为变量式轴向柱塞泵。风管连接口用于连接工程现场的风管，给装置连接动力源，气动动力装置将动能传递至传动齿轮，带动变量式轴向柱塞泵转动，轴向柱塞泵转动下将液压阀接口吸入的液压油形成高压油并进入蓄能腔内，同时通过调节变量实现向蓄能腔内的进油速度调节，蓄能腔为储油空间，将柱塞泵不断挤压进的液压油进一步形成压力更大的高压油，达到设定压力值后经液压阀接口分别进入2个千斤顶内。
远程控制装置还包括电源和液压油箱，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。磁吸激光测距仪可以吸附到静载千斤顶一侧，用于试验时监测装置与锚杆托盘间的位移变化，当锚杆出现明显滑动或破坏时，即磁吸激光测距仪监测到瞬时位移增加量超过20mm并反馈至远程控制器记录，电源通过电源连接线与智能电磁液压阀连接，智能电磁液压阀和液压油箱用高压油管按相同编号相互连接到千斤顶及加压装置形成闭合油路，其中①、④油路为回油管路，②、③油路为进油管路，⑤油路既能进油也可回油，其中①、③、⑤管路用三通阀连接，以简化油路，同时智能电磁液压阀具有监测千斤顶内部的压力值并无线传输至远程控制器的功能。远程控制器通过无线传输与智能电磁液压阀、磁吸激光测距仪连接，以控制整个装置的进油与回油和试验进程。
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：
S1.在煤矿巷道内选择锚杆锚固区域，确定测试锚杆；
为保证测试的安全性，选择锚杆外露端超过5cm，使连接杆能够完全拧紧固定。
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；
将连接杆内螺纹端拧紧到锚杆外露端上，连接杆由静载千斤顶、动载千斤顶、垫板等串接后，另一端用固定螺母拧紧，将磁吸激光测距仪吸附到相应位置，并完成油路、线路以及风管的连接工作，完成装置的安装。
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；
首先根据试验需求选择相应的动静载压力参数，再调节柱塞泵的进油量，设置到相应的速度，以便实现动载加载的频率的调节；用远程控制器对进油管路中的智能电磁液压阀设置压力阈值。其中加压速度是指由柱塞泵内的液压油压入蓄能腔内单位时间的油量，与进油量体积呈正比，即v＝kV，其中v为进油速度，k为正比系数，V为单个活塞进出油量体积。
打开风管，使气动动力装置开始运转，带动传动轴、柱塞泵，随着柱塞泵的运行，由液压箱内吸入液压油，并不断在蓄能腔内形成高压。首先给静载千斤顶加压，当进油管路的智能电磁液压阀监测到压力达到设定值时，液压阀闭合，停止进油，即形成设定值的静载；其次动载千斤顶加压，不断挤压使氮气弹簧弹力增大，当相应的进油管路的液压阀监测到加压至设定值后，回油管路的液压阀瞬时开启进行卸压，此时，氮气弹簧瞬时回弹，转化成瞬时动载，传递到承压板、垫板及固定螺母，产生动载作用于锚固锚杆，即循环加压、卸压形成动载冲击。
S4.当激光测距仪监测到位移大于20mm时，关闭电磁液压阀；
S5.选择多个锚杆分别测试；
当锚杆出现明显滑动或破坏时，即磁吸激光测距仪监测到瞬时位移增加量超过20mm并反馈至远程控制器记录，同时远程控制器传输命令至各智能电磁液压阀，使动载进油管路上液压阀关闭，其他液压阀完全开启至最大油量，向液压油箱内回油。同时仪器滑落时安全绳发挥作用，保证装置及人员的安全。或者在该参数的持续扰动下锚杆未出现明显滑动或破坏，可操作远程控制器停止加压，关闭风管开关，重新设置参数进行多次测试。
S6.控制器记录激光测距仪和电磁液压阀的监测数据。
试验结束后，千斤顶及加压装置内的液压油逐渐全部回流至液压箱内，断开风管连接后，将管路、线路拆卸，打开固定螺母将测试装置拆下，整理仪器各部件。
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。
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。
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。
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。
实施例2
以某矿巷道内的锚杆原位测试为例对本发明的具体实施方式进行说明，其中巷道的净断面5000×3600mm，采用锚杆、锚索联合支护，锚杆断面支护设计如图3所示，顶板及两帮均采用锚杆，顶板间排距700×1000mm，帮部间排距800×1000mm，其中帮部锚杆设计锚固力为100kN。
测试的具体步骤如下：
S1.选择锚杆进行测试。为保证测试的安全性，选择锚杆外露端超过5cm，使连接杆能够完全拧紧固定。
S2.将装置取出，将动载千斤顶、静载千斤顶等串接到连接杆上，并用固定螺母拧紧，将磁吸激光测距仪吸附到动载千斤顶一侧相应位置后，智能电磁液压阀用电源线连接接通电源，连接各个油管形成闭合油路。
S3.设定压力值，用远程控制器设定静载千斤顶压力值为50kN，设定动载千斤顶压力值为50kN，设置进油速度20ml/min。
S4.按照试验方法所述，连接风管给静载千斤顶、动载千斤顶加压，加压至设定值或锚杆出现明显滑动或破坏，磁吸激光测距仪监测到位移突然增大超过20mm时各进油管路液压阀闭合，装置自动回油结束后，关闭风管开关。或未出现明显滑动或破坏，增大参数，重新试验，直至试验结束。
S5.将装置取下，连接到其他锚杆进行测试，重复操作，完成多次试验。
S6.拆卸装置后，将各部件装回仪器箱内，试验结束。
S7.由远程操控器内导出并分析试验数据，动静载均为50kN未出现滑移或破坏，而在动载为60kN，静载为50kN参数下出现明显滑动，可知该锚杆在动载达到60kN时锚固性能较差，抗动载能力明显减弱。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

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位测试装置，其特征在于，所述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。
7.一种动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试方法，利用权利要求1-6任一项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，步骤包括：
S1.在煤矿巷道内选择锚杆锚固区域，确定测试锚杆；
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；
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；
S4.当激光测距仪监测到位移大于20mm时，关闭电磁液压阀；
S5.选择多个锚杆分别测试；
S6.控制器记录激光测距仪和电磁液压阀的监测数据。
8.根据权利要求7所述的一种动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试方法，其特征在于，所述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。
9.根据权利要求7所述的一种动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试方法，其特征在于，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。
10.根据权利要求7所述的一种动静载作用下锚杆支护响应特性原位测试方法，其特征在于，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。
CN202310627746.4A 2023-05-31 2023-05-31 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 Pending CN116718496A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310627746.4A CN116718496A (zh) 2023-05-31 2023-05-31 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

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310627746.4A CN116718496A (zh) 2023-05-31 2023-05-31 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

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116718496A true CN116718496A (zh) 2023-09-08

Family

ID=87872591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310627746.4A Pending CN116718496A (zh) 2023-05-31 2023-05-31 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

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116718496A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117470666A (zh) * 2023-12-28 2024-01-30 河北宏乾矿山支护装备有限公司 一种锚杆锚索拉拔试验机及试验方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117470666A (zh) * 2023-12-28 2024-01-30 河北宏乾矿山支护装备有限公司 一种锚杆锚索拉拔试验机及试验方法
CN117470666B (zh) * 2023-12-28 2024-03-29 河北宏乾矿山支护装备有限公司 一种锚杆锚索拉拔试验机及试验方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109184765B (zh) 一种稳态让压释能的可拆卸式液压锚杆及其支护方法
CN110926538B (zh) 一种可监测温湿水压多级应力位移控制可伸长锚杆装置
CN116718496A (zh) 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
CN110925003B (zh) 一种多级应力及位移控制可伸长锚杆与多功能智能监测装置
CN108612549B (zh) 一种用于液压支架抗冲击地压的缓冲系统及其应用
CN109763851B (zh) 具备锚固力分级预警且具往复柔性变形让压特性的锚具及方法
CN110924389B (zh) 一种多级应力及位移控制可伸长且具有声发射监测的锚杆
CN109853577B (zh) 一种深基坑钢支撑在线控制施加预应力方法
CN110924388B (zh) 带有应力位移监测装置的多级应力及位移控制可伸长锚杆
CN110470553A (zh) 用于测试三轴加载时锚杆拉拔疲劳特性的实验装置及方法
CN204630833U (zh) 一种塑料检查井综合试验检测装置
CN112763581B (zh) 巷道保压掘进过程多应变率扰动致突模拟试验系统与方法
CN108979691A (zh) 一种多级让压锚杆
CN109113789A (zh) 地压多向监测可定位钻孔应力传感器
CN207181185U (zh) 一种低速轻气炮冲击试验装置
CN113863297B (zh) 一种分段位移多级控制负泊松自膨胀锚杆装置
CN114112741A (zh) 一种锚固体抗动载冲击性能原位测量装置及测试方法
CN109580375A (zh) 一种地表原位岩土三轴压缩测试装置
CN107643221B (zh) 一种低速轻气炮冲击试验装置
CN215518700U (zh) 潜孔标准贯入锤
CN108643178B (zh) 一种基于韧性设计的大变形岩土体锚固装置及其应用
KR101670019B1 (ko) 콘크리트 내충격 시험방법
CN109556764B (zh) 地应力测量系统的测控装置
CN114459915A (zh) 一种断层错动型冲击地压模拟实验装置
CN114739817A (zh) 一种散体材料三轴霍普金森围压加载装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination