本发明专利技术涉及复合岩体锚杆拉剪状态下锚固力学性能的试验装置及方法，包括U型框架，U型框架上固定连接有顶升电动千斤顶，顶升电动千斤顶的顶端固定连接有U型导向槽，U型导向槽内均转动连接有滚轴，U型框架上设置有T型试件模具，T型试件模具内设置有多根螺纹钢筋，T型试件模具的两侧设置有L型压块，U型框架固定连接有侧推电动千斤顶，侧推电动千斤顶的端部固定连接有推板，U型导向槽与推板上均设置有位移传感器。该发明专利技术的试验装置可以模拟复合岩体锚杆拉剪状态下的锚固力学特性，进而探明锚杆的拉剪强度，为支护方案及支护参数的选取提供理论参考。论参考。论参考。
【技术实现步骤摘要】
复合岩体锚杆拉剪状态下锚固力学性能的试验装置及方法
[0001]本专利技术属于地下空间或隧道锚杆
，特别是涉及复合岩体锚杆拉剪状态下锚固力学性能的试验装置及方法。
技术介绍
[0002]复合岩体是岩土边坡、地下工程、交通隧道等工程领域中经常遇到的沉积煤岩体，多呈层状分布，受沉积环境等因素影响，各岩层力学性质差异较大且具有明显的层理面。工程实践表明：受工程开挖或开采扰动等因素影响，复合岩体层理面易发生离层、滑动的变形特征，此时加锚复合岩体中锚杆实际上处于拉伸、剪切和拉剪耦合的受力状态，现场锚杆也表现出明显的拉剪破坏，严重影响了支护结构的稳定性，进而造成工程地质灾害。
[0003]目前，我国相关的支护设计规范中大多仅考虑锚杆的轴向作用。国内外的相关研究成果多集中在锚杆轴向和锚固界面的受力特征，针对锚杆的横向变形也多集中在加锚节理岩体的抗剪性能，着重研究了节理面粗糙度和法向应力等因素对抗剪强度的影响。然而地下工程复合岩体受硐室或巷道开挖等影响，顶板各岩层由于岩性差异宏观上呈现出不均匀沉降和水平错动，导致锚杆在层理面处受到层间离层引发的轴向拉伸力和层间滑移错动引发的横向剪切力的共同作用，属于拉剪耦合受力状态，容易造成锚杆的拉伸破坏、剪切破坏或拉剪破坏。但目前针对加锚复合岩体中锚杆拉剪受力状态下的锚固力学特性和破坏模式尚不明确。因此，研究复合岩体锚杆拉剪状态下锚固力学特性，对于指导复合岩体锚杆支护参数设计和预防工程灾害等具有重要的理论意义和应用价值。
[0004]现有测试节理岩体锚杆抗剪性能的试验装置主要集中在节理岩体压剪状态下的地上边坡锚固方面，而地下空间工程中加锚复合岩体中锚杆的拉剪受力状态在实际试验难以有效实现，导致能够有效测试复合岩体锚杆拉剪状态下锚固性能的试验装置尚未见报道，严重阻碍了复合岩体锚杆拉剪状态下锚固力学特性的研究。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是为了提供复合岩体锚杆拉剪状态下锚固力学性能的试验装置及方法，解决了现有技术中无有效测试复合岩体锚杆拉剪状态下锚杆的受力变形特征及锚固性能试验装置的问题。
[0006]本专利技术为了解决上述问题所采取的技术方案是，提供了复合岩体锚杆拉剪状态下锚固力学性能的试验装置，包括U型框架，所述U型框架的底板内侧上固定连接有两个竖直对称设置的顶升电动千斤顶，顶升电动千斤顶的顶端固定连接有U型导向槽，U型导向槽内均转动连接有多根并排设置的滚轴，两个顶升电动千斤顶之间的U型框架的底板内侧上设置有T型试件模具，T型试件模具内设置有多根螺纹钢筋，T型试件模具的两侧设置有L型压块，T型试件模具卡接在两个L型压块与U型框架所围成的空间内，U型框架的一侧侧板内侧固定连接有水平设置的侧推电动千斤顶，侧推电动千斤顶的端部固定连接有竖直设置的推板，U型导向槽与推板上均设置有位移传感器。
[0007]所述U型框架的两侧可拆卸连接有水平设置的加强钢板。
[0008]所述U型导向槽与每根滚轴的两端之间均设置有轴承座，滚轴与U型导向槽通过轴承座转动连接。
[0009]复合岩体锚杆拉剪状态下锚固力学性能的试验方法，包括以下步骤：第一步：混凝土试验试件的制备；将T型试件模具卡在L型压块内，然后按照设计好模拟不同强度的复合岩体的混凝土来制备上部的混凝土试验试件和下部的混凝土试验试件，其中上部的混凝土试验试件需要在长60cm、宽15cm、高20cm的模具内预制浇筑完成，待上部的混凝土试验试件养护满足强度要求后，拆模取出上部模具待用；按照设计配比好的混凝土浇筑在T型试件模具内，其中T型试件模具的内部尺寸为长10cm、宽15cm、高15cm，且T型试件模具的内部焊接有两根水平间距为4cm的螺纹钢筋以约束T型试件模具内部混凝土的移动，螺纹钢筋直径为14mm，上部的混凝土试验试件和下部的混凝土试验试件在浇筑的过程中均需要采用PVC管在其中心处预留相同直径的锚杆孔，其中预留锚杆孔的直径需按照试验的要求进行调整；第二步：将T型试件模具连同养护好的下部的混凝土试验试件卡在L型压块内，将预制养护好的上部的混凝土试验试件放置在U型导向槽的滚轴上，其中上部的混凝土试验试件的锚杆孔与下部的混凝土试验试件的锚杆孔需上下对齐，然后将锚杆插入锚杆孔内并灌入锚固剂进行养护至锚杆的锚固强度达到试验要求；第三步：将加强钢板与U型框架通过紧固螺栓相连接，加强钢板设置在上部的混凝土试验试件的前后两侧，避免推板在推动上部的混凝土试验试件的试验过程中在滚轴上出现前后的偏移；第四步：安装位移传感器，并将位移传感器、顶升电动千斤顶、侧推电动千斤顶分别与控制电脑进行电连接；第五步：待所有的准备工作完成之后，按照试验预先设计的模拟参数通过电脑控制顶升电动千斤顶、侧推电动千斤顶的加载方式及加载速率，并通过电脑和位移传感器分别实时监测并记录顶升电动千斤顶、侧推电动千斤顶的伸长量，监测并记录上部的混凝土试验试件的垂直位移和水平位移；第六步：按照第一步至第五步的操作分别根据不同的标号强度的混凝土模拟不同强度的复合岩体，同样监测并记录上部的混凝土试验试件的垂直位移和水平位移；第七步：根据以上的结果分析得出复合岩体锚杆拉剪状态下的锚固力学特性，进而探明不同复合岩体条件下锚杆的拉剪强度，即锚杆锚固的失效模式，为地下工程或隧道工程的支护方案及支护参数提供理论参考，以供工程技术人员选择最优的支护方案与支护参数。
[0010]本专利技术的有益效果：该专利技术的试验装置填补了现有技术中无测试复合岩体锚杆拉剪状态下锚固性能的试验装置空白，可以利用本专利技术的试验装置模拟复合岩体锚杆拉剪状态下的锚固力学特性，进而探明不同复合岩体条件下锚杆的拉剪强度，即锚杆锚固的失效模式，为地下工程或隧道工程的支护方案及支护参数提供理论参考，以供工程技术人员选择最优的支护方案与支护参数。
附图说明
[0011]图1为现有技术中锚杆压剪状态下受力情况的结构示意图；图2为现有技术中锚杆拉剪状态下受力情况的结构示意图；图3为本专利技术试验装置的结构示意图；图4为本专利技术试验装置的俯视结构示意图；图5为本专利技术U型导向槽的结构示意图；图6为本专利技术T型试件模具的结构示意图。
[0012]附图标记：1、岩质边坡；2、锚杆；3、复合岩层层理面发生离层和滑移；4、复合岩体；5、巷道；6、U型框架；7、顶升电动千斤顶；9、U型导向槽；10、滚轴；11、T型试件模具；12、螺纹钢筋；13、L型压块；14、侧推电动千斤顶；15、推板；16、位移传感器；17、加强钢板；18、轴承座；19、上部的混凝土试验试件；20、下部的混凝土试验试件。
具体实施方式
[0013]为使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图对本专利技术实施方式作进一步详细描述。
[0014]如图1～图6所示，本专利技术提供了复合岩体锚杆拉剪状态下锚固力学性能的试验装置及方法，包括U型框架6，U型框架6采用厚度为2cm的Q235钢板焊接制成，焊接完成以后的U型框架6整体高度为37cm，长度为100cm，宽度为23cm。所述U型框架6的两侧可拆卸连接有水平设置的加强钢板17，加强钢板本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.复合岩体锚杆拉剪状态下锚固力学性能的试验装置及方法，包括U型框架，其特征在于：所述U型框架的底板内侧上固定连接有两个竖直对称设置的顶升电动千斤顶，顶升电动千斤顶的顶端固定连接有U型导向槽，U型导向槽内均转动连接有多根并排设置的滚轴，两个顶升电动千斤顶之间的U型框架的底板内侧上设置有T型试件模具，T型试件模具内设置有多根螺纹钢筋，T型试件模具的两侧设置有L型压块，T型试件模具卡接在两个L型压块与U型框架所围成的空间内，U型框架的一侧侧板内侧固定连接有水平设置的侧推电动千斤顶，侧推电动千斤顶的端部固定连接有竖直设置的推板，U型导向槽与推板上均设置有位移传感器。2.根据权利要求1所述的复合岩体锚杆拉剪状态下锚固力学性能的试验装置及方法，其特征在于：所述U型框架的两侧可拆卸连接有水平设置的加强钢板。3.根据权利要求1所述的复合岩体锚杆拉剪状态下锚固力学性能的试验装置及方法，其特征在于：所述U型导向槽与每根滚轴的两端之间均设置有轴承座，滚轴与U型导向槽通过轴承座转动连接。4.复合岩体锚杆拉剪状态下锚固力学性能的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：混凝土试验试件的制备；将T型试件模具卡在L型压块内，然后按照设计好模拟不同强度的复合岩体的混凝土来制备上部的混凝土试验试件和下部的混凝土试验试件，其中上部的混凝土试验试件需要在长60cm、宽15cm、高20cm的模具内预制浇筑完成，待上部的混凝土试验试件养护满足强度要求后，拆模取出上部模具待用；按照设计配比好的混凝土浇筑在T型试件模具内，其中T型试件模具的内部尺寸为长10cm、宽15cm、高15cm，且T型试件模具的内部焊接有两根水平间距为4cm的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李宁，陶亚文，黄强，高富强，蔡丽朋，郭进军，王丽，杜志刚，丁梧秀，魏惠珺，戚福周，焦小建，赵艳，王晓强，李二强，贾来乐，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：发明
国别省市：
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