CN210442207U - 裂隙围岩锚固性能损伤测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种裂隙围岩锚固性能损伤测试装置，涉及锚杆支护性能试验技术领域，该装置包括伺服液压缸、连接框架、加载框架、环形油缸和锚杆固定夹具，加载框架上固定有伺服液压缸，伺服液压缸包括上部伺服液压缸和侧面伺服液压缸，伺服液压缸向损伤裂隙试件或完整岩石试件加压，连接框架和加载框架固定连接，环形油缸设置在连接框架的端部，环形油缸的端部设置有锚杆固定夹具，试验锚杆的一端由锚杆固定夹具固定，另一端设置在损伤裂隙试件中，通过伺服液压缸模拟地应力，通过环形油缸拉拔锚杆。该装置能够完成围岩损伤对锚杆锚固力影响的模拟试验，测试不同裂隙围岩锚固性能损伤演化规律，还可以进行锚杆(索)力学性能测试。

Description

裂隙围岩锚固性能损伤测试装置

技术领域

本实用新型涉及锚杆支护性能试验技术领域，尤其是一种裂隙围岩的锚固性能损伤测试装置。

背景技术

围岩的非连续性是岩土工程施工中面临的普遍问题。天然岩体在特定的地质环境中，受地质应力作用导致岩体内部形成各种贯通或非贯通的节理裂隙。这种裂隙构造影响着围岩的物理力学性质和特性，造成采矿、隧道和地下空间等工程中经常遇到的安全问题。众多理论研究与工程实践表明，巷道围岩的失稳破坏大多与其内部节理、裂隙的扩展贯通有关。锚杆锚固技术能够显著改善裂隙围岩的力学特性，限制围岩内部裂隙的扩展、贯通，增强裂隙围岩的整体性与稳定性，目前已被广泛应用于公路隧道、堤坝边坡等岩土工程的各个领域。

针对煤矿巷道，目前大多采用锚杆对巷道进行锚固，但由于裂隙围岩所处地质力学环境复杂，加之锚固工程所涉及的工艺设备等因素众多，导致裂隙围岩锚固控制机制的研究远落后于工程实践，锚固工程设计多依靠经验和半经验的方法。首先，裂隙围岩多为非连续体，其力学参数与完整岩石试件参数存在明显差异，其岩体力学性质发生了弱化，具体参数不易确定，给数值模拟及理论分析带来了困难；其次，支护工程现场围岩裂隙探测复杂困难，利用超声波围岩裂隙探测仪或双端封堵钻孔注水法探测，难以进行长期监测，且锚固施工后，锚固围岩属于隐蔽工程，裂隙岩体与锚杆相互作用的特征及规律不易窥探。最后，目前关于裂隙岩体力学特性的研究主要以试验研究为主，国内外学者已针对单裂隙、双裂隙和多裂隙等形式的节理岩体开展了大量的研究，取得了一系列成果；对于锚固力的测试，现阶段大多为破坏性拉拔试验，多数试验未考虑真实围岩结构形态及地应力等环境因素；围岩锚固性能的试验设备，一般可以对岩石试件施加面力模拟地应力，但难以实现针对围岩原生裂隙或次生裂隙对锚杆锚固力的影响进行量化研究，也没有考虑岩体高应力状态下发生弹塑性变化，进而发生破坏的真实情况。

锚固钻孔施工后，钻孔岩壁受钻进影响、应力重分布及采动作用也会产生裂隙，在次生裂隙及原生节理裂隙的影响下，围岩的锚固性能必将受到一定程度的影响，其中围岩裂隙的影响程度如何、锚固围岩裂隙扩展规律如何及裂隙岩体承载性能如何，这些问题的解决需要进行科学合理的试验研究。因此基于以上研究的需要，在考虑围岩裂隙对锚杆锚固性能损伤影响及锚杆对裂隙岩体锚固控制作用效果的基础上，对锚固性能测试装置及锚杆锚固性能的测试方法做进一步改进是非常有必要的。试验研究的关键是合理模拟出大尺度裂隙围岩，而非预制裂隙岩石试件，可以采用两种方式，对于围岩原生节理裂隙，采用静态破碎剂致裂方法获取；对于钻孔周边的次生裂隙，可以采用加载方式模拟地应力及采动应力作用，使钻孔周边围岩进入塑性区。因此需要在考虑围岩损伤裂隙对锚杆的锚固影响的基础上，对裂隙围岩锚固性能损伤测试装置做进一步的改进。

实用新型内容

为了实现围岩损伤对锚杆锚固力影响的模拟试验，进而更好的研究锚杆锚固性能，本实用新型提供了一种裂隙围岩锚固性能损伤测试装置，具体技术方案如下。

裂隙围岩锚固性能损伤测试装置，包括伺服液压缸、连接框架、加载框架、环形油缸和锚杆固定夹具，伺服液压缸固定在加载框架上，伺服液压缸包括上部伺服液压缸和侧面伺服液压缸；加载框架内放置损伤裂隙试件，伺服液压缸对损伤裂隙试件加压；连接框架和加载框架固定连接，环形油缸设置在连接框架的端部；环形油缸的端部设置有锚杆固定夹具；试验锚杆的一端由锚杆固定夹具固定，另一侧设置在损伤裂隙试件中。

优选的是，损伤裂隙试件上设置有1个或1个以上的钻孔，钻孔内设置有静态破碎剂；所述试验锚杆固定在损伤裂隙试件的中部。

优选的是，损伤裂隙试件还包括钻孔边壁损伤裂隙试件，钻孔后通过伺服液压缸对钻孔的试件进行加载，钻孔边壁产生损伤裂隙获得钻孔边壁损伤裂隙试件。

进一步优选的是，损伤裂隙试件利用试件模具制作，试件模具包括多个模具板，模具板通过螺母和插装孔固定；试件模具制作的损伤裂隙试件尺寸与加载框架内部的尺寸相适应。

还优选的是，加载框架和连接框架的接触端面一侧设置有阻挡夹，连接框架和加载框架设置在固定底座上；连接框架上设置有位移保护装置，位移保护装置非接触的套设在锚杆上。

还优选的是，上部伺服液压缸至少设置有2个分别对损伤裂隙试件加载，上部伺服液压缸所在加载框架段的两侧分别设置有两个对应的侧面伺服液压缸。

还优选的是，损伤裂隙试件在放入加载框架之前在表面包覆橡胶膜；所述静态破碎剂放入的孔直径小于等于20mm。

进一步还优选的是，损伤裂隙试件有相似材料制作而成，相似材料为混凝土或石膏，所述损伤裂隙为1条或多条，损伤裂隙垂直于试件或者与试件斜交。

本实用新型的有益效果包括：

(1)该裂隙围岩锚固性能损伤测试装置，通过伺服液压缸和加载框架对损伤裂隙围岩试件加载，从而模拟了锚固围岩的地应力条件，也可采用此方法增大载荷致裂钻孔边壁围岩，获得锚固钻孔边壁区域裂隙损伤围岩试件；使用环形油缸进行加载，从而模拟沿锚杆方向的锚杆受力，进而通过该装置可以进行不同损伤形态、不同损伤程度条件下的裂隙围岩锚固拉拔试验。普通的锚杆拉拔试验一般不考虑围岩损伤和地应力条件，该装置为锚杆的力学性能室内测试及锚杆锚固性能试验研究提供了创新平台。

(2)通过制作损伤裂隙围岩试件，进而模拟研究锚杆锚固期间锚固段损伤裂隙对锚固性能的影响，设置小钻孔并使用静态破碎剂可以精确的制作合适的损伤裂隙试件。试件模具进一步的方便了损伤裂隙试件的制作，还能够防止岩石试件产生大的体积变形，进而影响后续试件在试验机上的安装，甚至还可以用试件模具模拟裂隙围岩试件的边界条件；阻挡夹的设置可以有效地固定试件，并且还可以在进行普通锚杆拉伸性能测试时固定锚杆的一端；位移保护装置可以防止锚杆过渡拉伸、记录位移情况，并保护试验装置。

(3)利用该装置进行试验的方法在制作损伤裂隙试件后进行锚杆拉拔试验，在充分利用该装置结构的基础上，可以通过调整伺服液压缸加载模拟不同的地应力条件对锚杆锚固段的锚固性能影响，通过设置不同的损伤裂隙进行锚固性能检测试验，研究损伤裂隙对锚固力、锚固承载性能的影响，并且通过延时静态破碎剂研究裂隙发育过程对锚杆锚固性能的影响，通过模拟裂隙产生前后锚固围岩的锚固力变化、围岩裂隙扩展及破裂特征对比研究锚杆对围岩裂隙的控制作用。

附图说明

图1是裂隙围岩锚固性能损伤测试装置结构示意图；

图2是试验装置的正视图；

图3是试验装置的俯视图；

图4是设有后部伺服液压缸的加载框架段剖视结构示意图；

图5是阻挡夹结构示意图；

图6是试件模具结构示意图；

图7是实施例1中的试验方法流程图；

图8是实施例2中的试验方法流程图；

图9是实施例3中的试验方法流程图；

图10是损伤裂隙垂直于试件的损伤裂隙试件结构示意图；

图11是损伤裂隙与试件斜交的损伤裂隙试件结构示意图；

图12是单一损伤裂隙与试件斜交的损伤裂隙试件结构示意图；

图13是试验过程中锚杆端头的拉拔力-位移曲线。

图中：1-伺服液压缸；11-上部伺服液压缸；12-侧面伺服液压缸；13-后部伺服液压缸2-连接框架；21-位移保护装置；3-加载框架；31-加载挡板；4-环形油缸；5-锚杆固定夹具；6-阻挡夹；7-底座；8-试验锚杆；9-损伤裂隙试件；91-模具板；92-螺母；93-插装孔；94-锚杆孔。

具体实施方式

结合图1至图13所示，本实用新型提供的一种裂隙围岩锚固性能损伤测试装置及方法具体实施方式如下。

为了模拟锚固围岩的地应力条件，模拟沿锚杆方向的锚杆受力，进而通过该装置可以进行不同损伤形态、不同损伤程度条件下的裂隙围岩锚固拉拔试验；由于普通的锚杆拉拔试验一般不考虑围岩损伤和地应力条件，该装置通过伺服液压缸和加载框架对损伤裂隙围岩试件加载，为锚杆的力学性能室内测试及锚杆锚固性能试验研究提供了创新平台。

实施例1

如图1至图3所示，裂隙围岩锚固性能损伤测试装置，其结构具体包括伺服液压缸1、连接框架2、加载框架3、环形油缸4和锚杆固定夹具5。通过伺服液压缸1和加载框架3对损伤裂隙试件9加载，从而模拟了锚固段的地应力条件；使用环形油缸4进行加载，从而模拟沿锚杆方向的锚杆受力，进而通过该装置可以进行不同损伤裂隙条件下的锚固段拉拔试验，普通的锚杆拉拔试验，锚杆锚固段无损伤的拉拔试验等，为锚杆的室内试验及锚杆锚固性能研究提供了基础。

其中伺服液压缸1固定在加载框架3上，伺服液压缸1包括上部伺服液压缸11和侧面伺服液压缸12，上部伺服液压缸11设置在加载框架3顶部向下加载，侧面伺服液压缸12对应设置在上部伺服液压缸11的两侧，对应的一组伺服液压缸加载范围相同。上部伺服液压缸11至少设置有2个分别对损伤裂隙试件加载，上部伺服液压缸11所在加载框架段的两侧分别设置有两个对应的侧面伺服液压缸12，其中加载框架段的长度根据锚杆锚固长度或者长度比例进行确定，加载框架3可以划分1个或者1个以上的加载框架段。加载框架3内放置损伤裂隙试件9或普通的锚固试件，伺服液压缸1对损伤裂隙试件加压，模拟锚杆锚固段的地应力。连接框架2和加载框架3固定连接，加载框架3的另一端通过挡板固定，环形油缸4设置在连接框架2的端部；另外在加载框架3和连接框架2的接触端面一侧设置有阻挡夹6，阻挡夹6可以更好的固定加载框架内的试件，还可以夹紧锚杆做普通的锚杆拉拔试验；连接框架2和加载框架3设置在固定底座上，保证装置的稳定性；连接框架2上设置有位移保护装置21，位移保护装置21非接触的套设在试验锚杆8上，可以测量锚杆的位移并防止锚杆过渡拉伸对试验装置的破坏。环形油缸4的端部设置有锚杆固定夹具5，试验锚杆8的一端由锚杆固定夹具5固定，另一端设置在损伤裂隙试件9中。

使用的损伤裂隙试件9上设置有1个或1个以上的钻孔，具体根据设置裂隙的范围和方向进行确定，钻孔内设置有静态破碎剂，从而产生合适的裂隙。试验锚杆8固定在损伤裂隙试件的中部的锚杆孔94内，并通过锚杆锚固剂固定，更好的模拟锚杆锚固受力。损伤裂隙试件9利用试件模具制作，试件模具包括多个模具板91，模具板91通过螺母92和插装孔93固定，其中一个模具板91上设置有锚杆孔94，根据需要制作的试件尺寸确定模具的螺母和插装孔配合尺寸。另外，试件模具制作的损伤裂隙试件尺寸与加载框架内部的尺寸相适应，损伤裂隙试件还包括钻孔边壁损伤裂隙试件，钻孔后通过伺服液压缸对钻孔的试件进行加载，钻孔边壁产生损伤裂隙获得钻孔边壁损伤裂隙试件。

为进一步的说明该试验装置的功能及使用方法，一种裂隙围岩锚固性能损伤测试的试验方法，如图7所示，利用上述的一种裂隙围岩锚固性能损伤测试装置，本方法中先制作损伤裂隙再设置锚杆锚固，研究损伤后的锚杆对围岩进行锚固时，锚杆的锚固性能，步骤包括：

步骤A₁.制作相似材料的模拟试件或者取现场岩石制作模拟试件。具体是根据现场巷道实际煤岩或岩层力学参数，可以配置相似材料，围岩的相似材料一般为混凝土或石膏等，也可直接取用现场岩石或相似石材，将相似材料或真实岩石加工成试验所需大小，可以取试件的尺寸为50cm*50cm*100cm，另外使用相似材料模拟制作试件时可以提前预留小钻孔。

步骤B₁.划定模拟试件的裂隙方向和裂隙范围，对试件进行钻孔。具体是，根据现场巷道围岩真实的损伤裂隙情况或根据试验所需，在加工好的岩石模拟试件上用笔标记裂隙走向及角度，并确定填充破碎剂的孔位及剂量，其中破碎孔钻孔的直径大小为2cm，钻孔深度为30cm，然后利用小型钻机进行钻孔。

步骤C₁.将钻孔后的模拟试件放入试件模具中，螺母紧固试件模具，并将静态破碎剂放入钻孔内，制作损伤裂隙。

步骤D₁.观测损伤裂隙的位置、方向及范围，磨平试件表面后，得到损伤裂隙试件，在损伤裂隙试件上钻设锚杆钻孔，再次磨平试件表面，然后将试验锚杆同锚杆锚固剂共同放入锚杆钻孔。

步骤E₁.锚杆锚固剂锚固后，从试件模具中取出损伤裂隙试件放入加载框架内，锚杆固定夹具固定锚杆的端部，通过伺服液压缸对损伤裂隙试件进行加载，各个伺服加载油缸的加载力根据现场锚杆受力情况确定，也可以进行多次试验分别施加不同的载荷从而对比本试验条件下不同载荷情况下的锚固性能。

步骤F₁.通过环形油缸进行锚杆拉拔，记录试验过程中的锚杆拉拔力的变化，如图13所示，以及损伤裂隙试件的损伤形式、裂隙宽度和裂隙数量，可以重复试验，在其他条件不变的情况下，设置不同的裂隙形式，研究不同的裂隙形式对锚固段的影响，进而发现裂隙发育条件与锚杆锚固性能的关系。

另外还可以在损伤裂隙试件在放入加载框架之前在表面包覆橡胶膜，静态破碎剂放入的孔直径应该小于等于20mm。并且如图10至图12所示，损伤裂隙试件的损伤裂隙为1条或多条，损伤裂隙垂直于试件或者与试件斜交，可以根据需要改变试验方案。

实施例2

如图1至图3所示，一种裂隙围岩锚固性能损伤测试装置，其结构具体包括伺服液压缸1、连接框架2、加载框架3、环形油缸4和锚杆固定夹具5。其中，如图4所示，伺服液压缸1固定在加载框架3上，伺服液压缸1包括上部伺服液压缸11、后部伺服液压缸13和侧面伺服液压缸12，上部伺服液压缸11设置在加载框架3顶部向下加载，侧面伺服液压缸12对应设置在上部伺服液压缸11的两侧，对应的一组伺服液压缸加载范围相同。后部伺服液压缸13可以沿着试验锚杆8的设置方向进行加载，从而模拟锚固段围岩在该方向上的受力，在加载框架3端部设置的阻挡夹6可以很好的防止试件在该方向上的位移。上部伺服液压缸11设置有1个对损伤裂隙试件加载，上部伺服液压缸11所在加载框架段的两侧分别设置有两个对应的侧面伺服液压缸12，其中加载框架段的长度根据锚杆锚固长度或者长度比例进行确定，加载框架3可以只划分1个加载框架段。

加载框架3内放置损伤裂隙试件9或普通的锚固试件，伺服液压缸1对损伤裂隙试件加压，模拟锚杆锚固段的地应力。连接框架2和加载框架3固定连接，环形油缸4设置在连接框架2的端部；另外在加载框架3和连接框架2的接触端面一侧设置有阻挡夹6，阻挡夹6可以更好的固定加载框架内的试件，还可以夹紧锚杆做普通的锚杆拉拔试验；连接框架2和加载框架3设置在固定底座上，保证装置的稳定性；连接框架2上设置有位移保护装置21，位移保护装置21非接触的套设在试验锚杆8上，可以测量锚杆的位移并防止锚杆过渡拉伸对试验装置的破坏。环形油缸4的端部设置有锚杆固定夹具5，试验锚杆8的一端由锚杆固定夹具5固定，另一端设置在损伤裂隙试件9中。

使用的损伤裂隙试件9上设置有1个或1个以上的钻孔，具体根据设置裂隙的范围和方向进行确定，钻孔内设置有静态破碎剂，从而产生合适的裂隙。试验锚杆8固定在损伤裂隙试件的中部的锚杆孔94内，并通过锚杆锚固剂固定，更好的模拟锚杆锚固受力。损伤裂隙试件9利用试件模具制作，试件模具包括多个模具板91，模具板91通过螺母92和插装孔93固定，其中一个模具板91上设置有锚杆孔94，根据需要制作的试件尺寸确定模具的螺母和插装孔配合尺寸。该试件模具是为了防止岩石试件产生大的体积变形，影响后续试件在试验机上的安装，另外试件模具制作的损伤裂隙试件尺寸与加载框架内部的尺寸相适应。通过制作损伤裂隙试件，进而模拟研究锚杆锚固过程中锚固段损伤裂隙对锚固性能的影响，设置小钻孔并使用静态破碎剂可以精确的制作合适的损伤裂隙试件，试件模具进一步的方便了损伤裂隙试件的制作。

为进一步的说明该试验装置的功能及使用方法，提供一种裂隙围岩锚固性能损伤测试的试验方法，如图8所示，本实施例中先在模拟试件中设置锚杆，再制作损伤裂隙，从而可以模拟锚杆设置后，当二次扰动等使得锚固段产生损伤裂隙对锚杆锚固性能的影响，利用上述的一种裂隙围岩锚固性能损伤测试装置，步骤包括：

步骤A₂.制作相似材料的模拟试件或取现场岩石制作模拟试件。具体是，根据现场巷道实际煤岩或岩层力学参数，配置相似材料，相似材料一般为混凝土或石膏等材料，其中模拟试件的尺寸为50cm*50cm*100cm。

步骤B₂.在模拟试件上钻设锚杆钻孔，将试验锚杆同锚杆锚固剂共同放入锚杆钻孔。

步骤C₂.当锚杆锚固剂锚固后，划定模拟试件的裂隙方向和裂隙范围，对试件进行钻孔。

步骤D₂.将钻孔后的模拟试件放入试件模具中，螺母紧固试件模具，并将静态破碎剂放入钻孔内，制作损伤裂隙。

步骤E₂.观测损伤裂隙的位置、方向及范围，磨平试件表面后，得到损伤裂隙试件，从试件模具中取出损伤裂隙试件放入加载框架内，锚杆固定夹具固定锚杆的端部，通过伺服液压缸对损伤裂隙试件进行加载。各个伺服加载油缸的加载力根据现场锚杆受力情况确定，也可以进行多次试验分别施加不同的载荷从而对比本试验条件下不同载荷情况下的锚固性能。

步骤F₂.通过环形油缸进行锚杆拉拔，如图13所示，记录试验过程中的锚杆拉拔力变化，以及损伤裂隙试件的损伤形式、裂隙宽度和裂隙数量。可以重复试验，在其他条件不变的情况下，设置不同的裂隙形式，研究不同的裂隙形式对锚固段的影响，进而发现不同裂隙发育条件与锚杆锚固性能的关系。

其中，损伤裂隙试件在放入加载框架之前在表面包覆橡胶膜，进而可以防止试件过渡破碎，并方便对试验结果进行统计；静态破碎剂放入的孔直径应该小于或等于20mm。并且如图10至图12所示，损伤裂隙为1条或多条，损伤裂隙垂直于试件或者与试件斜交。

实施例3

如图1至图3所示，一种裂隙围岩锚固性能损伤测试装置，其结构具体包括伺服液压缸1、连接框架2、加载框架3、环形油缸4和锚杆固定夹具5。其中伺服液压缸1固定在加载框架3上，伺服液压缸1包括上部伺服液压缸11和侧面伺服液压缸12，上部伺服液压缸11设置在加载框架3顶部向下加载，侧面伺服液压缸12对应设置在上部伺服液压缸11的两侧，对应的一组伺服液压缸加载范围相同。上部伺服液压缸11至少设置有2个，分别独立的对损伤裂隙试件加载，上部伺服液压缸11所在加载框架段的两侧分别设置有两个对应的侧面伺服液压缸12。

其中加载框架段的长度根据锚杆锚固长度或者长度比例进行确定，加载框架3可以划分2个或2个以上的加载框架段。加载框架3内放置损伤裂隙试件9或普通的锚固试件，伺服液压缸1对损伤裂隙试件加压，模拟锚杆锚固段的地应力。连接框架2和加载框架3固定连接，加载框架3的另一端开放，因此可以在试验过程中实时观察控制损伤裂隙的制作。环形油缸4设置在连接框架2的端部；另外在加载框架3和连接框架2的接触端面一侧设置有阻挡夹6，阻挡夹6可以更好的固定加载框架内的试件，还可以夹紧锚杆做普通的锚杆拉拔试验；连接框架2和加载框架3设置在固定底座上，保证装置的稳定性；连接框架2上设置有位移保护装置21，位移保护装置21非接触的套设在试验锚杆8上，可以测量锚杆的位移并防止锚杆过渡拉伸对试验装置的破坏。环形油缸4的端部设置有锚杆固定夹具5，试验锚杆8的一端由锚杆固定夹具5固定，另一端设置在损伤裂隙试件9中。其中，阻挡夹6的设置可以有效的固定试件，并且还可以在普通的锚杆拉拔试验固定锚杆的一端；位移保护装置21可以防止锚杆过渡拉伸、记录位移情况，并保护试验装置。

其中损伤裂隙试件9上设置有1个或1个以上的钻孔，具体根据设置裂隙的范围和方向进行确定，钻孔内设置有延时静态破碎剂，从而产生合适的裂隙。试验锚杆8固定在损伤裂隙试件的中部的锚杆孔内，并通过锚杆锚固剂固定，更好的模拟锚杆锚固受力。另外，试件模具制作的损伤裂隙试件尺寸与加载框架内部的尺寸相适应。

为进一步的说明该试验装置的功能及使用方法，提供一种裂隙围岩锚固性能损伤测试的试验方法，如图9所示，在本实施例中是在锚杆拉拔试验过程中制作试件的损伤裂隙，从而可以模拟损伤裂隙的发育过程对锚杆锚固性能的影响，利用上述的一种裂隙围岩锚固性能损伤测试装置，步骤包括：

步骤A₃.制作相似材料的模拟试件或取现场岩石制作模拟试件。具体是，根据现场巷道实际煤岩或岩层力学参数，配置相似材料，相似材料一般为混凝土或石膏等材料，其中模拟试件的尺寸为50cm*50cm*100cm。

步骤B₃.在模拟试件上钻设锚杆钻孔，将试验锚杆同锚杆锚固剂共同放入锚杆钻孔。

步骤C₃.锚杆锚固剂锚固后，划定模拟试件的裂隙方向和裂隙范围，对试件进行钻孔。

步骤D₃.将钻孔后的模拟试件放入试件模具中，螺母紧固试件模具，并将延时静态破碎剂放入钻孔内，其中延时静态破碎剂可以延时破碎试件，也可以选用水膨胀的静态破碎剂，在注水后启动致裂。

步骤E₃.从试件模具中取出试件，磨平试件表面后，将模拟试件放入加载框架内，锚杆固定夹具固定锚杆的端部，通过伺服液压缸对损伤裂隙试件进行加载。各个伺服加载油缸的加载力根据现场锚杆受力情况确定，也可以进行多次试验分别施加不同的载荷从而对比本试验条件下不同载荷情况下的锚固性能。

步骤F₃.通过环形油缸进行锚杆拉拔，如图13所示，拉拔过程中延时静态破碎剂作用，模拟试件在划定范围内裂隙扩展得到损伤裂隙试件；记录试验过程中的锚杆拉拔力变化，以及损伤裂隙试件的损伤形式、裂隙宽度和裂隙数量。可以重复试验，在其他条件不变的情况下，设置不同的裂隙形式，研究不同的裂隙形式对锚固段的影响，进而发现不同裂隙发育条件与锚杆锚固性能的关系。

其中损伤裂隙试件在放入加载框架之前仅在侧表面包覆橡胶膜；静态破碎剂放入的孔直径小于等于20mm。并且如图10至图12所示，损伤裂隙为1条或多条，损伤裂隙垂直于试件或者与试件斜交。

实施例4

利用实施例3中的一种裂隙围岩锚固性能损伤测试装置进行试验，本实施例对该装置进行锚杆拉拔试验的方法做进一步的说明。

步骤A₄.将试验锚杆的端部通过锚杆固定夹具固定，并将试验锚杆的另一侧通过阻挡夹结构固定。

步骤B₄.通过环形油缸进行锚杆拉拔，拉拔力变化情况如图13所示，本实施例中锚杆拉拔力具体为无损伤的锚杆拉拔力，记录试验过程中的锚杆拉拔力变化。

通过该试验可以进行锚杆的拉拔，进行普通的锚杆拉拔试验可以对比分析锚杆锚固段围岩裂隙损伤对锚杆锚固的影响。

上述实施例1至4中的试验方法包括在制作损伤裂隙试件后进行锚杆拉拔试验，在充分利用该装置结构的基础上，可以通过调整伺服液压缸加载模拟不同的地应力条件对锚杆锚固段的锚固性能影响，通过设置不同的损伤裂隙进行锚固性能试验，研究损伤裂隙对锚固段锚固力的影响，并且通过延时静态破碎剂研究裂隙发育过程对锚杆锚固性能的影响，通过模拟裂隙产生前后锚固段的锚固性能对比研究锚杆的锚固性能，该方法还具有操作灵活，试验可重复性好等优点。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种裂隙围岩锚固性能损伤测试装置，其特征在于，包括伺服液压缸、连接框架、加载框架、环形油缸和锚杆固定夹具，所述伺服液压缸固定在加载框架上，伺服液压缸包括上部伺服液压缸和侧面伺服液压缸；所述加载框架内放置损伤裂隙试件，伺服液压缸对损伤裂隙试件加压；所述连接框架和加载框架固定连接，环形油缸设置在连接框架的端部；所述环形油缸的端部设置有锚杆固定夹具；试验锚杆的一端由锚杆固定夹具固定，所述试验锚杆的另一侧设置在损伤裂隙试件中。

2.根据权利要求1所述的一种裂隙围岩锚固性能损伤测试装置，其特征在于，所述损伤裂隙试件上设置有1个或1个以上的钻孔，钻孔内设置有静态破碎剂；所述试验锚杆固定在损伤裂隙试件的轴线位置。

3.根据权利要求2所述的一种裂隙围岩锚固性能损伤测试装置，其特征在于，所述损伤裂隙试件还包括钻孔边壁损伤裂隙试件，钻孔后通过伺服液压缸对钻孔的试件进行加载，钻孔边壁产生损伤裂隙获得钻孔边壁损伤裂隙试件。

4.根据权利要求2或3所述的一种裂隙围岩锚固性能损伤测试装置，其特征在于，所述损伤裂隙试件利用试件模具制作，试件模具包括多个模具板，模具板通过螺母和插装孔固定；所述试件模具制作的损伤裂隙试件尺寸与加载框架内部的尺寸相适应。

5.根据权利要求4所述的一种裂隙围岩锚固性能损伤测试装置，其特征在于，所述加载框架和连接框架的接触端面一侧设置有阻挡夹，连接框架和加载框架设置在固定底座上；所述连接框架上设置有位移保护装置，位移保护装置非接触的套设在锚杆上。

6.根据权利要求4所述的一种裂隙围岩锚固性能损伤测试装置，其特征在于，所述上部伺服液压缸至少设置有2个分别对损伤裂隙试件加载，所述上部伺服液压缸所在加载框架段的两侧分别设置有两个对应的侧面伺服液压缸。

7.根据权利要求2或3所述的一种裂隙围岩锚固性能损伤测试装置，其特征在于，所述损伤裂隙试件在放入加载框架之前在表面包覆橡胶膜；所述静态破碎剂放入的孔直径小于等于20mm。

8.根据权利要求7所述的一种裂隙围岩锚固性能损伤测试装置，其特征在于，所述损伤裂隙试件有相似材料制作而成，相似材料为混凝土或石膏，所述损伤裂隙为1条或多条，损伤裂隙垂直于试件或者与试件斜交。

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