【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及物理模拟实验领域，具体为一种围岩锚注结构构件一体化测试装置及方法。
技术介绍
1、向深地、深海发展是中国的长期科技发展战略目标，新的五年计划里国家规划中提出的绿色采矿概念，采矿、选矿和其它相关作业转入地下，地下工程岩体通常需要加固，最常用的方法就是锚杆支护；20世纪初，锚杆作为一种岩层控制手段被引入煤矿中，锚杆是当今地下矿山和交通隧道岩体加固系统中应用最广泛、作用最显著的加固构件，锚杆杆体的受力状态非常复杂，受力模式取决于岩体质量、岩石节理形态、地应力及锚杆的锚固方式，拉伸、剪切(弯曲)强度是描述锚杆静力学性能的基本参数，做这类试验通常是把锚杆安装在模拟岩块的混凝土块或者直接安装在岩块中，然后对混凝土块施加载荷直至锚杆断裂，试验过程中记录锚杆的载荷－位移或变形等参数变化，现有的试验设备尚不能做全尺寸岩体－支护构件的试验且测试方法单一不能全方位考虑锚杆在围岩中的受力情况。
2、因此我们提出一种围岩锚注结构构件一体化测试装置及方法，来解决上述中遇到的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就在于提供一种围岩锚注结构构件一体化测试装置及方法，解决了现有的试验设备不能做全尺寸岩体－支护构件的试验且测试方法单一不能全方位考虑锚杆在围岩中的受力情况；该专利技术操作方便，实用性强，除了在全尺寸岩体试件中测试锚固构件力学性能外，还可通过大量小尺度试件测试锚固结构流变及扰动冲击性能，从而更系统地测试评价各类锚杆锚固性能及支护效果，弥补现有设备不能进行全尺寸岩体－支护构件的
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：包括拉拔加载控制系统、剪切加载控制系统、扭转加载控制系统、原位填锚注浆加载系统、动载冲击系统和升降系统，所述拉拔加载控制系统包括拉伸主机框架和拉拔加载控制机构，所述拉伸主机框架的左右两端分别设置有后固定板和前固定板，所述拉伸主机框架的下端设置有拉伸主机框架支架；
3、所述拉拔加载控制机构包括拉伸油缸，且拉伸油缸设置在拉伸主机框架的左侧外壁，所述拉伸油缸的右端设置有拉扭夹头，所述拉扭夹头的右侧设置有位置调整固定挡板，且位置调整固定挡板通过螺栓固定安装在拉伸主机框架的内部，所述拉扭夹头的左侧设置有拉伸导向板，且拉伸导向板上设置有拉伸力传感器，所述拉伸导向板设置在拉伸油缸右侧的伸缩端表面，所述拉伸主机框架的左侧内壁设置有拉伸油缸防扭导向柱，所述拉伸导向板套接在拉伸油缸防扭导向柱上，所述拉伸油缸的下方设置有拉伸控制伺服阀，且拉伸控制伺服阀设置在后固定板的左侧壁，所述拉伸油缸的左侧表面设置有拉伸位移传感器。
4、作为本专利技术的一种优选实施方式，所述剪切加载控制系统包括剪切加载机构、剪切直线导轨机构和剪切框架行走控制机构，所述剪切加载机构包括高刚度剪切框架，且高刚度剪切框架通过剪切直线导轨机构活动安装在拉伸主机框架的内部，所述高刚度剪切框架的后侧表面设置有剪切油缸，所述剪切油缸的后侧壁设置有剪切位移传感器，所述剪切油缸前端设置有扭力加载伺服电机，所述扭力加载伺服电机的前端设置有剪切力传感器，所述扭力加载伺服电机的前端设置有剪切上固定板，所述高刚度剪切框架的后侧设置有剪切控制伺服阀，且剪切控制伺服阀位于剪切油缸的上方，所述剪切上固定板的前端设置有剪切框架连柱，所述剪切框架连柱的前端设置有剪切下固定板。
5、作为本专利技术的一种优选实施方式，所述剪切直线导轨机构包括高强度钢板地基、剪切左右移动直线导轨、试件推送移动平台和剪切前后直线导轨，所述高强度钢板地基设置在拉伸主机框架支架的下端，所述剪切左右移动直线导轨设置在高强度钢板地基上表面的前后两侧，且高刚度剪切框架滑动安装在剪切左右移动直线导轨上，所述剪切上固定板和剪切下固定板均通过剪切前后直线导轨滑动安装在高刚度剪切框架的内部。
6、作为本专利技术的一种优选实施方式，所述剪切框架行走控制机构包括剪切主机框架支腿、剪切框架行走伺服电机、剪切框架行走减速机和剪切框架行走齿条齿轮，所述剪切主机框架支腿通过旋转轴承座与剪切下固定板的下端连接，所述剪切框架行走伺服电机的下端与剪切框架行走减速机传动连接，且剪切框架行走伺服电机和剪切框架行走减速机均设置在高强度钢板地基的右端上表面，所述剪切框架行走减速机的输出端与剪切框架行走齿条齿轮传动连接，所述剪切框架行走齿条齿轮与剪切左右移动直线导轨和剪切前后直线导轨啮合连接。
7、作为本专利技术的一种优选实施方式，所述扭转加载控制系统包括扭转加载控制机构，所述扭转加载控制机构包括大扭矩伺服电机、扭力加载系统、扭力加载系统随动导轨、高减速比减速机、动态扭力传感器和大小同步带轮，所述大扭矩伺服电机、扭力加载系统和高减速比减速机均通过安装座设置在扭力加载系统随动导轨上，所述大扭矩伺服电机的输出端与高减速比减速机的输入端传动连接，所述高减速比减速机的输出端与大小同步带轮传动连接，所述大小同步带轮之间通过同步带传动连接，所述大小同步带轮与扭力加载系统随动导轨传动连接，所述大小同步带轮的前端与拉扭夹头的左端连接，所述扭力加载系统随动导轨设置在拉伸主机框架支架的左端后侧，所述拉伸导向板的后端活动安装在扭力加载系统随动导轨的内部。
8、作为本专利技术的一种优选实施方式，所述原位填锚注浆加载系统包括原位填锚注浆加载机构，所述原位填锚注浆加载机构包括高应力锚杆锚索拉拔压力室、高强外筒、侧向加压套、侧向支撑套、前高压连接固定板和后高压连接固定板，所述高强外筒设置在高应力锚杆锚索拉拔压力室的圆周外表面，所述侧向加压套和侧向支撑套均设置在高应力锚杆锚索拉拔压力室的内部，所述高应力锚杆锚索拉拔压力室的左端通过前高压连接固定板与位置调整固定挡板连接，所述试件推送移动平台通过剪切前后直线导轨活动安装在高强外筒的下表面。
9、作为本专利技术的一种优选实施方式，所述动载冲击系统包括静压支撑动载冲击油缸，且静压支撑动载冲击油缸的右侧设置在拉伸主机框架的右侧内部，所述高应力锚杆锚索拉拔压力室的右端通过后高压连接固定板与静压支撑动载冲击油缸连接，所述静压支撑动载冲击油缸扰动力幅值范围0-300kn，能间断地对锚固体中锚杆施加一次或多次冲击，所述静压支撑动载冲击油缸扰动力频率范围0-5hz。
10、作为本专利技术的一种优选实施方式，所述升降系统包括升降机构，所述升降机构包括升降放置平台、联动轴、控制电机、丝杠升降机、试样辅件安装升降平台和限位导向柱，所述丝杠升降机的下端通过支撑架活动安装在剪切左右移动直线导轨上，所述升降系统包括升降放置平台的下表面与丝杠升降机的上端连接，所述试样辅件安装升降平台与支撑架的侧壁连接，所述控制电机设置在试样辅件安装升降平台的上表面，所述控制电机通过联动轴与丝杠升降机传动连接，所述限位导向柱的上端与升降系统包括升降放置平台下表面固定连接，且限位导向柱的下端贯穿试样辅件安装升降平台。
11、作为本专利技术的一种优选实施方式，一种围岩锚注结构构件一体化测试方法，具体包括以下步骤：
12、步骤一、根据所需实验要求确定锚固体的尺寸、材料配比，之后对其进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种围岩锚注结构构件一体化测试装置，包括拉拔加载控制系统、剪切加载控制系统、扭转加载控制系统、原位填锚注浆加载系统、动载冲击系统和升降系统，其特征在于，所述拉拔加载控制系统包括拉伸主机框架(1)和拉拔加载控制机构(2)，所述拉伸主机框架(1)的左右两端分别设置有后固定板(10)和前固定板(13)，所述拉伸主机框架(1)的下端设置有拉伸主机框架支架(11)；
2.根据权利要求1所述的一种围岩锚注结构构件一体化测试装置，其特征在于，所述剪切加载控制系统包括剪切加载机构(3)、剪切直线导轨机构(4)和剪切框架行走控制机构(5)，所述剪切加载机构(3)包括高刚度剪切框架(303)，且高刚度剪切框架(303)通过剪切直线导轨机构(4)活动安装在拉伸主机框架(1)的内部，所述高刚度剪切框架(303)的后侧表面设置有剪切油缸(301)，所述剪切油缸(301)的后侧壁设置有剪切位移传感器(302)，所述剪切油缸(301)前端设置有扭力加载伺服电机(305)，所述扭力加载伺服电机(305)的前端设置有剪切力传感器(304)，所述扭力加载伺服电机(305)的前端设置有剪切上固定板(3
3.根据权利要求2所述的一种围岩锚注结构构件一体化测试装置，其特征在于，所述剪切直线导轨机构(4)包括高强度钢板地基(401)、剪切左右移动直线导轨(402)、试件推送移动平台(403)和剪切前后直线导轨(404)，所述高强度钢板地基(401)设置在拉伸主机框架支架(11)的下端，所述剪切左右移动直线导轨(402)设置在高强度钢板地基(401)上表面的前后两侧，且高刚度剪切框架(303)滑动安装在剪切左右移动直线导轨(402)上，所述剪切上固定板(306)和剪切下固定板(309)均通过剪切前后直线导轨(404)滑动安装在高刚度剪切框架(303)的内部。
4.根据权利要求3所述的一种围岩锚注结构构件一体化测试装置，其特征在于，所述剪切框架行走控制机构(5)包括剪切主机框架支腿(501)、剪切框架行走伺服电机(502)、剪切框架行走减速机(503)和剪切框架行走齿条齿轮(504)，所述剪切主机框架支腿(501)通过旋转轴承座与剪切下固定板(309)的下端连接，所述剪切框架行走伺服电机(502)的下端与剪切框架行走减速机(503)传动连接，且剪切框架行走伺服电机(502)和剪切框架行走减速机(503)均设置在高强度钢板地基(401)的右端上表面，所述剪切框架行走减速机(503)的输出端与剪切框架行走齿条齿轮(504)传动连接，所述剪切框架行走齿条齿轮(504)与剪切左右移动直线导轨(402)和剪切前后直线导轨(404)啮合连接。
5.根据权利要求1所述的一种围岩锚注结构构件一体化测试装置，其特征在于，所述扭转加载控制系统包括扭转加载控制机构(6)，所述扭转加载控制机构(6)包括大扭矩伺服电机(601)、扭力加载系统(602)、扭力加载系统随动导轨(603)、高减速比减速机(604)、动态扭力传感器(605)和大小同步带轮(606)，所述大扭矩伺服电机(601)、扭力加载系统(602)和高减速比减速机(604)均通过安装座设置在扭力加载系统随动导轨(603)上，所述大扭矩伺服电机(601)的输出端与高减速比减速机(604)的输入端传动连接，所述高减速比减速机(604)的输出端与大小同步带轮(606)传动连接，所述大小同步带轮(606)之间通过同步带传动连接，所述大小同步带轮(606)与扭力加载系统随动导轨(603)传动连接，所述大小同步带轮(606)的前端与拉扭夹头(203)的左端连接，所述扭力加载系统随动导轨(603)设置在拉伸主机框架支架(11)的左端后侧，所述拉伸导向板(205)的后端活动安装在扭力加载系统随动导轨(603)的内部。
6.根据权利要求4所述的一种围岩锚注结构构件一体化测试装置，其特征在于，所述原位填锚注浆加载系统包括原位填锚注浆加载机构(7)，所述原位填锚注浆加载机构(7)包括高应力锚杆锚索拉拔压力室(701)、高强外筒(702)、侧向加压套(703)、侧向支撑套(704)、前高压连接固定板(705)和后高压连接固定板(706)，所述高强外筒(702)设置在高应力锚杆锚索拉拔压力室(701)的圆周外表面，所述侧向加压套(703)和侧向支撑套(704)均设置在高应力锚杆锚索拉拔压力室(701)的内部，所述高应力锚杆锚索拉拔压力室(701...
【技术特征摘要】
1.一种围岩锚注结构构件一体化测试装置，包括拉拔加载控制系统、剪切加载控制系统、扭转加载控制系统、原位填锚注浆加载系统、动载冲击系统和升降系统，其特征在于，所述拉拔加载控制系统包括拉伸主机框架(1)和拉拔加载控制机构(2)，所述拉伸主机框架(1)的左右两端分别设置有后固定板(10)和前固定板(13)，所述拉伸主机框架(1)的下端设置有拉伸主机框架支架(11)；
2.根据权利要求1所述的一种围岩锚注结构构件一体化测试装置，其特征在于，所述剪切加载控制系统包括剪切加载机构(3)、剪切直线导轨机构(4)和剪切框架行走控制机构(5)，所述剪切加载机构(3)包括高刚度剪切框架(303)，且高刚度剪切框架(303)通过剪切直线导轨机构(4)活动安装在拉伸主机框架(1)的内部，所述高刚度剪切框架(303)的后侧表面设置有剪切油缸(301)，所述剪切油缸(301)的后侧壁设置有剪切位移传感器(302)，所述剪切油缸(301)前端设置有扭力加载伺服电机(305)，所述扭力加载伺服电机(305)的前端设置有剪切力传感器(304)，所述扭力加载伺服电机(305)的前端设置有剪切上固定板(306)，所述高刚度剪切框架(303)的后侧设置有剪切控制伺服阀(307)，且剪切控制伺服阀(307)位于剪切油缸(301)的上方，所述剪切上固定板(306)的前端设置有剪切框架连柱(308)，所述剪切框架连柱(308)的前端设置有剪切下固定板(309)。
3.根据权利要求2所述的一种围岩锚注结构构件一体化测试装置，其特征在于，所述剪切直线导轨机构(4)包括高强度钢板地基(401)、剪切左右移动直线导轨(402)、试件推送移动平台(403)和剪切前后直线导轨(404)，所述高强度钢板地基(401)设置在拉伸主机框架支架(11)的下端，所述剪切左右移动直线导轨(402)设置在高强度钢板地基(401)上表面的前后两侧，且高刚度剪切框架(303)滑动安装在剪切左右移动直线导轨(402)上，所述剪切上固定板(306)和剪切下固定板(309)均通过剪切前后直线导轨(404)滑动安装在高刚度剪切框架(303)的内部。
4.根据权利要求3所述的一种围岩锚注结构构件一体化测试装置，其特征在于，所述剪切框架行走控制机构(5)包括剪切主机框架支腿(501)、剪切框架行走伺服电机(502)、剪切框架行走减速机(503)和剪切框架行走齿条齿轮(504)，所述剪切主机框架支腿(501)通过旋转轴承座与剪切下固定板(309)的下端连接，所述剪切框架行走伺服电机(502)的下端与剪切框架行走减速机(503)传动连接，且剪切框架行走伺服电机(502)和剪切框架行走减速机(503)均设置在高强度钢板地基(401)的右端上表面，所述剪切框架行走减速机(503)的输出端与剪切框架行走齿条齿轮(504)传动连接，所述剪切框架行走齿条齿轮(504)与剪切左右移动直线导轨(402)和剪切前后直线导轨(404)啮合连接。
5.根据权利要求1所述的一种围岩锚注结构构件一体化测试装置，其特征在于，所述扭转加载控制系统包括扭转加载控制机构(6)，所述扭转加载控制机构(6)包括大扭矩伺服电机(601)、扭力加载系统(602)、扭力加载系统随动导轨(603)...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵光明，张浩，刘崇岩，许文松，程详，王健，钱四发，朱乐章，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。