相似模拟实验台及锚杆支护效果实验测试方法技术

本发明专利技术相似模拟实验台及锚杆支护效果实验测试方法涉及一种测试锚杆支护效果的相似模拟实验台和测试方法。本发明专利技术相似模拟实验台包括实验台框架及设置在实验台框架内的两组顶部加压油缸组、两组侧向移动加压系统和一组锚杆支护系统，可以模拟测试锚杆系统的支护效果；本发明专利技术锚杆支护效果实验测试方法采用上述实验台，能够实现锚杆支护效果的实验测试，测试方法简单，测试结果准确。

【技术实现步骤摘要】
相似模拟实验台及锚杆支护效果实验测试方法
本专利技术涉及一种实验台，特别是涉及一种用于测试锚杆支护效果的实验台；本专利技术还涉及一种利用实验台测试锚杆系统支护效果的方法。
技术介绍
在采矿、隧道、地铁等地下空间工程中，利用锚杆支护锚固围岩的应用十分广泛，对锚杆支护效果的检验也是工程设计中重要的一部分。锚杆对围岩的锚固作用，不是单个锚杆实现的，而是锚杆系统中的多个锚杆相互作用实现的。现有技术中对锚杆支护效果的模拟是以局部单个锚杆为对象，还没有能对锚杆系统进行实验模拟的装置和方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种可对整个锚杆系统进行实验模拟的相似模拟实验台；本专利技术要解决的另一个技术问题是提供一种锚杆支护效果实验测试方法，其利用上述实验台对锚杆系统进行支护效果实验测试，具有测试简单、测试得到的数据更可靠的优点。本专利技术相似模拟实验台，包括实验台框架及设置在实验台框架内的两组顶部加压油缸组、两组侧向移动加压系统和一组锚杆支护系统，所述实验台框架为矩形框架，所述实验台框架包括底座、顶部挡板、左侧挡板、右侧挡板、多个外侧可拆卸活动挡板、多个内侧可拆卸活动挡板，所述底座、顶部挡板、左侧挡板、右侧挡板围成所述矩形框架，多个外侧可拆卸活动挡板设置在矩形框架的前侧，多个内侧可拆卸活动挡板设置在矩形框架的后侧，所述顶部加压油缸组前后布置并间隔固定在顶部挡板的底部，两组侧向移动加压系统在实验台框架内前后间隔布置，每组所述侧向移动加压系统包括侧向位置液压驱动油缸组、侧向加压油缸组、移动调节台、侧向加压挡板，所述侧向位置液压驱动油缸组的和所述侧向加压油缸组的均平行于底座设置，所述移动调节台和所述侧向加压挡板均垂直于底座设置，所述移动调节台的下端、所述侧向加压挡板的下端分别与所述底座滑动连接，所述侧向位置液压驱动油缸组的一端固定在左侧挡板的右侧面，所述侧向位置液压驱动油缸组的另一端固定在所述移动调节台的左侧面，所述侧向加压油缸组的一端固定在所述移动调节台的右侧面，所述侧向加压油缸组的另一端固定在所述侧向加压挡板的左侧面，多个所述外侧可拆卸活动挡板并排设置且外侧可拆卸活动挡板的两端分别与所述移动调节台和所述右侧挡板连接，多个所述内侧可拆卸活动挡板并排设置且内侧可拆卸活动挡板的两端分别与所述移动调节台和所述右侧挡板连接，锚杆支护系统在实验框架内布置，所述锚杆支护系统包括间隔布置的多个T型托架、上盖板、下托板，所述T型托架的竖直段的下端与底座固定连接，多个所述T型托架的水平段位于同一高度，所述下托板支撑在多个所述T型托架的水平段的上方，所述上托板平行于下托板设置且位于所述下托板的上方，所述侧向加压挡板、上盖板、下托板、右侧挡板、外侧可拆卸活动挡板、内侧可拆卸活动挡板之间形成模拟材料承载空间。本专利技术相似模拟实验台，其中，每组所述侧向移动加压系统还包括竖直设置的锁紧推杆，所述锁紧推杆为具有多段并可锁定在任意位置的可伸缩杆，所述锁紧推杆的下端固定在所述移动调节台的上端，所述锁紧推杆的上端与顶部挡板的底部相抵。本专利技术相似模拟实验台，其中，所述锚杆支护系统还包括至少两个角铁，两个角铁分别固定连接在侧向加压挡板和右侧挡板上，两个所述角铁位于同一高度。本专利技术相似模拟实验台，其中，每组所述顶部加压油缸组包括8个第一油缸。本专利技术相似模拟实验台，其中，每组所述侧向位置液压驱动油缸组包括3个第二油缸。本专利技术相似模拟实验台，其中，每组所述侧向加压油缸组包括3个第三油缸。本专利技术相似模拟实验台，其中，还包括控制系统，所述控制系统用于控制顶部加压油缸组、侧向位置液压驱动油缸组、侧向加压油缸组的启闭和运动。本专利技术相似模拟实验台，其中，还包括控制系统，所述控制系统用于控制第一油缸、第二油缸、第三油缸的油缸杆的伸缩。本专利技术相似模拟实验台与现有技术的不同之处在于本专利技术相似模拟实验台包括顶部加压油缸组和侧向加压油缸组，可以同时实现顶部加压与侧向加压，更好的对某些侧压较大的地质条件进行模拟，同时本专利技术相似模拟实验台包括锚杆支护系统，可对锚杆的支护效果进行模拟测试，本专利技术相似模拟实验台通过设置侧向移动加压系统，使得实际进行模拟实验的实验台的长度和宽度可以调节，可以进行整个锚杆支护系统的三维模拟实验。本专利技术锚杆支护效果实验测试方法，其采用上述实验台，包括以下步骤：步骤1、根据现场顶板条件，按一定岩块粒径配置用于模拟顶板岩体、煤体的模拟材料，按照设计的锚杆强度，根据相似关系制作模拟用的多个锚杆；步骤2、将实验台调节至巷道支护模拟模式，并将下托板安装于指定高度以构成模拟材料填充空间的底板，安装外侧可拆卸活动挡板和内侧可拆卸活动挡板，将步骤1中配比完成的模拟材料注入由前后两组外侧可拆卸活动挡板、及下托板围成的承载空间，在中间位置加入相似模拟材料层，并将多个应力传感器埋入相似模拟材料层中，将上盖板覆盖安装于承载空间顶部，之后加压压实；步骤3、根据锚杆支护设计方案，安装锚杆；步骤4、将上盖板和下托板拆卸，启动顶部加压油缸组和/或侧向加压油缸组对模拟材料及锚杆形成的模型进行加压，根据应力传感器的监测数据，实现对锚杆支护效果的实验测试。本专利技术锚杆支护效果实验测试方法，其中，所述步骤2中，上盖板的下表面和下托板上表面均设置有多个可插拔的孔口开关片。本专利技术锚杆支护效果实验测试方法与现有技术的不同之处在于本专利技术中利用的装置为上述实验台，该实验台的实验长度和宽度可以调节，能实现三维模拟实验，可以实现对整个锚杆系统的三维模拟实验，利用上述实验台对锚杆系统进行支护效果实验测试，测试简单，本专利技术可以测得锚杆系统中多个锚杆的锚固力的叠加影响区的数据，测试得到的数据更可靠。下面结合附图对本专利技术的相似模拟实验台作进一步说明。附图说明图1为本专利技术相似模拟实验台的主视图；图2为本专利技术相似模拟实验台中侧向移动加压系统分布示意图；图3为本专利技术锚杆支护效果实验测试方法中模拟用锚杆的结构示意图；图4为本专利技术锚杆支护效果实验测试方法中下托板上孔口开关片的分布示意图；图5为本专利技术锚杆支护效果实验测试方法中锚杆锚固参数测试方法的原理图，也是本专利技术锚杆支护效果实验测试方法中应用的模拟材料与锚杆的模型示意图。其中：1-实验台框架，11-底座，12-顶部挡板，13-左侧挡板，14-右侧挡板，15-外侧可拆卸活动挡板，15’-内侧可拆卸活动挡板，2-顶部加压油缸组，3-侧向移动加压系统，31-侧向位置液压驱动油缸组，32-侧向加压油缸组，33-移动调节台，34-侧向加压挡板，35-锁紧推杆，4-锚杆支护系统，41-T型托架，42-下托板，43-角铁，44-上盖板，45-锚杆安装孔，46-孔口开关片，102-锚杆排间距，103-锚固岩体厚度，104-双端固定锚杆，105-锚杆杆体，106-锚杆头，108-紧固螺母，109-锚杆托盘，111-原始应力区，201-应力传感器，202-相似模拟材料层，203-锚固力边界线，204-单个锚杆锚固力影响区，205-锚固力叠加影响区。具体实施方式结合图1和图2所示，本专利技术相似模拟实验台包括实验台框架1、两组顶部加压油缸组2、两组侧向移动加压系统3、锚杆支护系统4、控制系统，图中未示出控制系统，控制系统用于控制顶部加压油缸组2、侧向移动加压系统3的启闭和动作，两组顶部加压油缸组2、两组侧向移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相似模拟实验台，其特征在于：包括实验台框架(1)及设置在实验台框架(1)内的两组顶部加压油缸组(2)、两组侧向移动加压系统(3)和一组锚杆支护系统(4)，所述实验台框架(1)为矩形框架，所述实验台框架(1)包括底座(11)、顶部挡板(12)、左侧挡板(13)、右侧挡板(14)、多个外侧可拆卸活动挡板(15)、多个内侧可拆卸活动挡板(15’)，所述底座(11)、顶部挡板(12)、左侧挡板(13)、右侧挡板(14)围成所述矩形框架，多个外侧可拆卸活动挡板(15)设置在每组矩形框架的外侧，多个内侧可拆卸活动挡板(15’)设置在每组矩形框架的内侧，所述顶部加压油缸组(2)前后布置并间隔固定在顶部挡板(12)的底部，两组侧向移动加压系统(3)在实验台框架(1)内前后间隔布置，每组所述侧向移动加压系统(3)包括侧向位置液压驱动油缸组(31)、侧向加压油缸组(32)、移动调节台(33)、侧向加压挡板(34)，所述侧向位置液压驱动油缸组(31)和所述侧向加压油缸组(32)均平行于底座(11)设置，所述移动调节台(33)和所述侧向加压挡板(34)均垂直于底座(11)设置，所述移动调节台(33)的下端、所述侧向加压挡板(34)的下端分别与所述底座(11)滑动连接，所述侧向位置液压驱动油缸组(31)的一端固定在左侧挡板(13)的右侧面，所述侧向位置液压驱动油缸组(31)的另一端固定在所述移动调节台(33)的左侧面，所述侧向加压油缸组(32)的一端固定在所述移动调节台(33)的右侧面，所述侧向加压油缸组(32)的另一端固定在所述侧向加压挡板(34)的左侧面，多个所述外侧可拆卸活动挡板(15)并排设置且外侧可拆卸活动挡板(15)的两端分别与所述移动调节台(33)和所述右侧挡板(14)连接，多个所述内侧可拆卸活动挡板(15’)并排设置且内侧可拆卸活动挡板(15’)的两端分别与所述移动调节台(33)和所述右侧挡板(14)连接，锚杆支护系统(4)在实验框架(1)内布置，所述锚杆支护系统(4)包括间隔布置的多个T型托架(41)、上盖板(44)、下托板(42)，所述T型托架(41)的竖直段的下端与底座(11)固定连接，多个所述T型托架(41)的水平段位于同一高度，所述下托板(42)支撑在多个所述T型托架(41)的水平段的上方，所述上盖板(44)平行于下托板(42)设置且位于所述下托板(42)的上方，所述侧向加压挡板(34)、上盖板(44)、下托板(42)、右侧挡板(14)、外侧可拆卸活动挡板(15)、内侧可拆卸活动挡板(15’)之间形成模拟材料承载空间。...

【技术特征摘要】
1.一种相似模拟实验台，其特征在于：包括实验台框架(1)及设置在实验台框架(1)内的两组顶部加压油缸组(2)、两组侧向移动加压系统(3)和一组锚杆支护系统(4)，所述实验台框架(1)为矩形框架，所述实验台框架(1)包括底座(11)、顶部挡板(12)、左侧挡板(13)、右侧挡板(14)、多个外侧可拆卸活动挡板(15)、多个内侧可拆卸活动挡板(15’)，所述底座(11)、顶部挡板(12)、左侧挡板(13)、右侧挡板(14)围成所述矩形框架，多个外侧可拆卸活动挡板(15)设置在每组矩形框架的外侧，多个内侧可拆卸活动挡板(15’)设置在每组矩形框架的内侧，所述顶部加压油缸组(2)前后布置并间隔固定在顶部挡板(12)的底部，两组侧向移动加压系统(3)在实验台框架(1)内前后间隔布置，每组所述侧向移动加压系统(3)包括侧向位置液压驱动油缸组(31)、侧向加压油缸组(32)、移动调节台(33)、侧向加压挡板(34)，所述侧向位置液压驱动油缸组(31)和所述侧向加压油缸组(32)均平行于底座(11)设置，所述移动调节台(33)和所述侧向加压挡板(34)均垂直于底座(11)设置，所述移动调节台(33)的下端、所述侧向加压挡板(34)的下端分别与所述底座(11)滑动连接，所述侧向位置液压驱动油缸组(31)的一端固定在左侧挡板(13)的右侧面，所述侧向位置液压驱动油缸组(31)的另一端固定在所述移动调节台(33)的左侧面，所述侧向加压油缸组(32)的一端固定在所述移动调节台(33)的右侧面，所述侧向加压油缸组(32)的另一端固定在所述侧向加压挡板(34)的左侧面，多个所述外侧可拆卸活动挡板(15)并排设置且外侧可拆卸活动挡板(15)的两端分别与所述移动调节台(33)和所述右侧挡板(14)连接，多个所述内侧可拆卸活动挡板(15’)并排设置且内侧可拆卸活动挡板(15’)的两端分别与所述移动调节台(33)和所述右侧挡板(14)连接，锚杆支护系统(4)在实验框架(1)内布置，所述锚杆支护系统(4)包括间隔布置的多个T型托架(41)、上盖板(44)、下托板(42)，所述T型托架(41)的竖直段的下端与底座(11)固定连接，多个所述T型托架(41)的水平段位于同一高度，所述下托板(42)支撑在多个所述T型托架(41)的水平段的上方，所述上盖板(44)平行于下托板(42)设置且位于所述下托板(42)的上方，所述侧向加压挡板(34)、上盖板(44)、下托板(42)、右侧挡板(14)、外侧可拆卸活动挡板(15)、内侧可拆卸活动挡板(15’)之间形成模拟材料承载空间。2.根据权利要求1所述的相似模拟实验台，其特征在于：每组所述侧向移动加压系统(3)还包括竖直设...

【专利技术属性】
技术研发人员：张开智，姬松涛，寇小燕，潘瑞凯，王树立，
申请(专利权)人：贵州理工学院，
类型：发明
国别省市：贵州,52