一種用于測試錨桿彎曲載荷的試驗(yàn)臺的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及礦山支護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及了一種用于測試錨桿彎曲載荷的試驗(yàn)臺。該試驗(yàn)臺通過在工作測試臺上設(shè)有鉆孔模型，錨桿一端插入鉆孔模型以形成錨固段和自由段；偏轉(zhuǎn)裝置套裝于錨桿的鉆孔模型外露端，用于使錨桿發(fā)生彎曲變形，錨桿在鉆孔模型的孔口處形成第一彎曲部，在錨固段與自由段的分界面處形成第二彎曲部，彎曲應(yīng)力計(jì)分別安裝于第一彎曲部和第二彎曲部處，用于測試錨桿的彎曲應(yīng)力。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)實(shí)現(xiàn)對錨桿在不同安裝角度時(shí)承受的彎曲載荷的測試，為錨桿支護(hù)理論研究和復(fù)雜應(yīng)力條件下的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，對深化錨桿支護(hù)機(jī)理研究，提高錨桿支護(hù)可靠性，保證工程安全具有重要意義。
【專利說明】一種用于測試錨桿彎曲載荷的試驗(yàn)臺

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及礦山支護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于測試錨桿彎曲載荷的試驗(yàn)臺及應(yīng)用其測試錨桿彎曲載荷的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，錨桿支護(hù)已成為煤礦巷道安全高效的主要支護(hù)方式，在我國煤礦巷道中得到大面積推廣應(yīng)用。錨桿支護(hù)是將錨桿錨固于煤巖體內(nèi)，擰緊桿尾螺母，對圍巖施加預(yù)應(yīng)力，約束巷道圍巖的變形離層、碎脹與滑移錯動。
[0003]錨桿支護(hù)施工過程中，錨桿安裝鉆孔軸線與圍巖表面形成不同角度，安裝托盤擰緊螺母時(shí)，錨桿桿體軸線向圍巖表面法線方向偏轉(zhuǎn)，在錨固段與自由段分界面處和鉆孔孔口處發(fā)生彎曲，桿體承受彎曲載荷，直接影響錨桿的實(shí)際綜合承載能力。研究錨桿承受的彎曲載荷，對深化錨桿支護(hù)機(jī)理研究，提高錨桿支護(hù)可靠性，保證工程安全具有重要意義。
[0004]研究錨桿工作過程中承受彎曲載荷時(shí)的力學(xué)性能的方法主要有兩大類:井下試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。
[0005]井下試驗(yàn)主要測試的錨桿的軸向受力，只能反映錨桿在各種應(yīng)力綜合作用下形成的軸向應(yīng)力或軸向載荷大小，無法區(qū)分實(shí)際載荷對錨桿的作用方式及幅度，也不能測試鉆孔軸線與圍巖表面傾斜時(shí)，桿體彎曲部位承受的彎曲載荷。因不能重新揭露鉆孔中的錨桿，也不能測試錨桿桿體在彎曲載荷作用下的實(shí)際變形。此外，由于井下特殊的環(huán)境，一些先進(jìn)的監(jiān)測方法與儀器的應(yīng)用也受到限制，而且能夠監(jiān)測的錨桿數(shù)量有限，代表性不足。
[0006]實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)?zāi)壳爸饕M(jìn)行錨桿桿體材料試件的拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切及材料沖擊的單項(xiàng)試驗(yàn)，雖然測試的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，能夠反映錨桿材料的基本力學(xué)性能。但是，室內(nèi)單項(xiàng)試驗(yàn)只反映錨桿材料的單一力學(xué)指標(biāo)，無法模擬錨桿在安裝鉆孔與圍巖表面的夾角變化時(shí)的受力情況，無法測試出錨桿在不同安裝角度下承受的彎曲載荷。
[0007]因此，針對以上不足，需要一種能夠在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬鉆孔軸線與圍巖表面形成不同角度時(shí)，使錨桿發(fā)生彎曲的試驗(yàn)臺。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008](一 )要解決的技術(shù)問題
[0009]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供了一種用于測試錨桿彎曲載荷的試驗(yàn)臺，使得能夠在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬錨桿在不同安裝角度下發(fā)生彎曲，能夠準(zhǔn)確有效地測試出錨桿承受的彎曲載荷，并可對錨桿彎曲部位的變形進(jìn)行剖切觀察。
[0010](二)技術(shù)方案
[0011]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種用于測試錨桿彎曲載荷的試驗(yàn)臺，該試驗(yàn)臺包括用于礦山支護(hù)的錨桿，該試驗(yàn)臺還包括工作測試臺、彎曲應(yīng)力計(jì)和偏轉(zhuǎn)裝置，所述工作測試臺上設(shè)有鉆孔模型，所述錨桿一端插入鉆孔模型以形成錨固段與自由段，所述偏轉(zhuǎn)裝置套裝于錨桿的鉆孔模型外露端，用于使所述錨桿發(fā)生彎曲變形，所述錨桿在鉆孔模型的孔口處形成第一彎曲部，在錨固段與自由段的分界面處形成第二彎曲部，所述彎曲應(yīng)力計(jì)分別安裝于第一彎曲部和第二彎曲部位置，用于測試錨桿的彎曲應(yīng)力。
[0012]其中，所述偏轉(zhuǎn)裝置包括斜墊板和托盤，所述托盤固定套設(shè)于位于鉆孔模型外的錨桿上，所述斜墊板安裝于鉆孔模型的孔口處，用于改變所述托盤安裝面與鉆孔模型軸線之間的夾角。
[0013]其中，所述斜墊板安裝于鉆孔模型的孔口處，且位于斜墊板與沖擊梁之間。
[0014]其中,所述斜墊板為斜面體結(jié)構(gòu)。
[0015]其中，所述斜墊板的法線與鉆孔軸線的傾斜度0° -75。。
[0016]其中，所述錨桿一端插入鉆孔模型，并在鉆孔模型的孔底段通過錨固劑與其孔壁粘結(jié)形成錨固段，在不與其孔壁粘結(jié)的孔口段形成自由段。
[0017]其中，所述錨固段內(nèi)的煤巖體物理模型鉆孔中裝有錨固劑，所述錨桿通過錨固劑與煤巖體物理模型粘結(jié)在一起。
[0018](三)有益效果
[0019]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案具有以下有益效果:本實(shí)用新型用于測試錨桿彎曲載荷的試驗(yàn)臺實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬錨桿在安裝鉆孔與煤巖體表面夾角變化時(shí)的彎曲受力情況；實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對錨桿彎曲載荷的測試，并可對錨桿彎曲部位的變形進(jìn)行剖切觀察，為錨桿支護(hù)理論研究和復(fù)雜應(yīng)力條件下的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，對深化錨桿支護(hù)機(jī)理研究，提高錨桿支護(hù)可靠性，保證工程安全具有重要意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例用于測試錨桿彎曲載荷的試驗(yàn)臺的剖視圖。
[0021]其中，2:工作測試臺；4:偏轉(zhuǎn)裝置；5:錨桿；21:自由段；22:錨固段；41:斜墊板；42:托盤；62:沖擊梁；93:煤巖體物理模型；104:彎曲應(yīng)力計(jì)。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不能用來限制本實(shí)用新型的范圍。
[0023]在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上；除非另有說明，“缺口狀”的含義為除截面平齊外的形狀。術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”、“前端”、“后端”、“頭部”、“尾部”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0024]在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0025]如圖1所示，本實(shí)施例所述的用于測試錨桿彎曲載荷的試驗(yàn)臺包括用于礦山支護(hù)的錨桿5，該試驗(yàn)臺還包括工作測試臺2、彎曲應(yīng)力計(jì)104和偏轉(zhuǎn)裝置4，工作測試臺2設(shè)有鉆孔模型，錨桿5 —端插入鉆孔模型以形成自由段21和錨固段22 ;偏轉(zhuǎn)裝置4套裝于錨桿5外，偏轉(zhuǎn)裝置4位于工作測試臺2鉆孔模型的孔口處，用于使錨桿5發(fā)生彎曲變形，錨桿5在鉆孔模型的孔口處形成第一彎曲部，在錨固段22與自由段21的分界面處形成第二彎曲部，彎曲應(yīng)力計(jì)104分別安裝于第一彎曲部和第二彎曲部處，用于測試錨桿5的彎曲應(yīng)力。該試驗(yàn)臺實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬錨桿在安裝鉆孔與煤巖體表面夾角變化時(shí)的彎曲受力情況。
[0026]鉆孔模型事先并不劃分錨固段和自由段。錨固段和自由段長度是由使用的錨固劑數(shù)量決定的。錨固劑增加時(shí)，錨固段范圍自然延長，錨固劑用量足夠時(shí)，鉆孔內(nèi)的錨桿可全部與孔壁粘結(jié)，即進(jìn)行全長錨固。
[0027]而且，偏轉(zhuǎn)裝置4包括斜墊板41和托盤42,托盤42固定套設(shè)于錨桿5外,托盤42位于工作測試臺2的鉆孔模型的孔口處，斜墊板41位于托盤42與工作測試臺2之間，斜墊板41的傾斜面成為錨桿5托盤42的安裝面，使用不同傾斜度的斜墊板41會使托盤42的安裝面發(fā)生不同角度傾斜，從而改變托盤42安裝面與鉆孔模型軸線之間的夾角；斜墊板41對托盤42具有力的作用，錨桿5安裝預(yù)緊時(shí)，托盤42帶動錨桿5的自由段21軸線向斜墊板法線方向偏轉(zhuǎn)；錨桿5在托盤42的帶動下在鉆孔模型的孔口處形成第一彎曲部，且在錨固段22與自由段21的分界面處形成第二彎曲部。
[0028]優(yōu)選地，為了實(shí)現(xiàn)整體一體化設(shè)置，斜墊板41設(shè)置于托盤42與沖擊梁62之間；沖擊梁62與錨桿5固定連接。斜墊板41優(yōu)選為斜面體結(jié)構(gòu)，斜墊板41的法線與鉆孔軸線傾斜度可隨意改變，優(yōu)選為0° -75。;其中斜墊板41可以優(yōu)選為傾斜角度為5°的斜面體結(jié)構(gòu)；斜墊板41可以優(yōu)選為傾斜角度為10°的斜面體結(jié)構(gòu)；斜墊板41可以優(yōu)選為傾斜角度為15°的斜面體結(jié)構(gòu)；斜墊板41可以優(yōu)選為傾斜角度為20°的斜面體結(jié)構(gòu)；斜墊板41可以優(yōu)選為傾斜角度為25°的斜面體結(jié)構(gòu)；斜墊板41可以優(yōu)選為傾斜角度為30°的斜面體結(jié)構(gòu)；從而獲知鉆孔模型角度與桿體彎曲載荷的關(guān)系。
[0029]優(yōu)選地，錨桿5 —端插入鉆孔模型，并在鉆孔模型的孔底段通過錨固劑與其孔壁粘結(jié)形成錨固段22，在不與其孔壁粘結(jié)的孔口段形成自由段21。
[0030]而且，錨固段內(nèi)的錨桿5通過錨固劑與煤巖體物理模型93固定粘結(jié)，進(jìn)一步地，煤巖體物理模型93優(yōu)選為真實(shí)的煤或巖石，煤巖體物理模型93也可為與煤巖石相似的其他工程材質(zhì)制成的鉆孔模型。錨固劑是由不飽和聚酯樹脂、固化劑、促進(jìn)劑和其它輔料，按一定比例配制而成的粘稠狀錨固粘接材料，由聚酯薄膜分割包裝呈圓柱狀藥卷，具有攪拌后常溫固化快，粘接強(qiáng)度高，錨固力可靠和耐久力好等優(yōu)良性能。有效地模擬錨桿在支護(hù)時(shí)的真實(shí)情況，保證了測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0031]值得提出，改變鉆孔模型內(nèi)錨固劑的裝入量，可改變錨固段與自由段長度，從而改變錨固段與自由段分界面位置，直至錨桿在鉆孔模型內(nèi)全長錨固，消除孔內(nèi)彎曲點(diǎn)，使錨桿由兩處彎曲轉(zhuǎn)變?yōu)榭卓谝惶帍澢芰Α?br> [0032]通過該用于測試錨桿彎曲載荷的試驗(yàn)臺，可實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對錨桿彎曲載荷的測試，為錨桿支護(hù)理論研究和復(fù)雜應(yīng)力條件下的錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，對深化錨桿支護(hù)機(jī)理研究，提高錨桿支護(hù)可靠性，保證工程安全具有重要意義。
[0033]本實(shí)用新型還提供了一種根據(jù)所述的用于測試錨桿彎曲載荷的試驗(yàn)臺的測試方法，包括如下步驟:
[0034]S1、將待測的錨桿錨固于工作測試臺的鉆孔模型內(nèi)，在鉆孔模型的孔口段形成自由段，在鉆孔模型的孔底段形成錨固段；
[0035]其中，錨桿一端插入鉆孔模型，并在鉆孔模型的孔底段通過錨固劑與其孔壁粘結(jié)形成錨固段，在不與其孔壁粘結(jié)的孔口段形成自由段；
[0036]進(jìn)一步地，鉆孔模型的全長為煤巖體物理模型，錨固段長度隨鉆孔模型內(nèi)裝入錨固劑的數(shù)量變化可隨意調(diào)整，直至進(jìn)行鉆孔模型全長錨固。錨桿通過錨固劑攪拌錨固于煤巖體物理模型內(nèi)，煤巖體物理模型通過浮筒、錨固鋼管安裝于工作測試臺的鉆孔模型內(nèi)。煤巖體物理模型優(yōu)選為真實(shí)的煤或巖石，煤巖體物理模型也可為與煤、巖石相似的其他工程材質(zhì)制成的鉆孔模型。錨固劑是由不飽和聚酯樹脂、固化劑、促進(jìn)劑和其它輔料，按一定比例配制而成的粘稠狀錨固粘接材料，由聚酯薄膜分割包裝呈圓柱狀藥卷，具有常溫固化快，粘接強(qiáng)度高，錨固力可靠和耐久力好等優(yōu)良性能。
[0037]S2、通過偏轉(zhuǎn)裝置對錨桿施加彎曲載荷，使錨桿在鉆孔模型的孔口處形成第一彎曲部和在自由段與錨固段之間分界面處形成第二彎曲部；
[0038]斜墊板對托盤具有力的作用；使用不同傾斜度的斜墊板使托盤的安裝面發(fā)生傾斜，從而改變托盤安裝面與鉆孔模型軸線之間的夾角，錨桿在托盤的帶動下在鉆孔模型的孔口處形成第一彎曲部，且在錨固段與自由段的分界面處形成第二彎曲部。
[0039]具體為:分別使用傾斜角度為5°的斜墊板改變托盤的安裝面；使用傾斜角度為10°的斜墊板改變托盤的安裝面；使用傾斜角度為15°的斜墊板改變托盤的安裝面；使用傾斜角度為20°的斜墊板改變托盤的安裝面；使用傾斜角度為25°的斜墊板改變托盤的安裝面；使用傾斜角度為30°的斜墊板改變托盤的安裝面。
[0040]S3、通過彎曲應(yīng)力計(jì)分別測試第一彎曲部和第二彎曲部的彎曲應(yīng)力。
[0041]相應(yīng)地，在使用傾斜角度為5°的斜墊板時(shí)測試并記錄彎曲部的彎曲應(yīng)力；在使用傾斜角度為10°的斜墊板時(shí)測試并記錄彎曲部的彎曲應(yīng)力；在使用傾斜角度為15°的斜墊板時(shí)測試并記錄彎曲部的彎曲應(yīng)力；在使用傾斜角度為20°的斜墊板時(shí)測試并記錄彎曲部的彎曲應(yīng)力；在使用傾斜角度為25°的斜墊板時(shí)測試并記錄彎曲部的彎曲應(yīng)力；在使用傾斜角度為30°的斜墊板時(shí)測試并記錄彎曲部的彎曲應(yīng)力。
[0042]本實(shí)用新型的實(shí)施例是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本實(shí)用新型限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說明本實(shí)用新型的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本實(shí)用新型從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測試錨桿彎曲載荷的試驗(yàn)臺，包括用于礦山支護(hù)的錨桿(5)，其特征在于，還包括工作測試臺(2)、彎曲應(yīng)力計(jì)(104)和偏轉(zhuǎn)裝置(4)，所述工作測試臺(2)上設(shè)有鉆孔模型，所述錨桿(5) —端插入鉆孔模型以形成錨固段(22)與自由段(21)，所述偏轉(zhuǎn)裝置(4)套裝于錨桿(5)的鉆孔模型外露端，用于使所述錨桿(5)發(fā)生彎曲變形，所述錨桿(5)在鉆孔模型的孔口處形成第一彎曲部，在錨固段(22)與自由段(21)的分界面處形成第二彎曲部，所述彎曲應(yīng)力計(jì)(104)分別安裝于第一彎曲部和第二彎曲部位置，用于測試錨桿(5)的彎曲應(yīng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測試錨桿彎曲載荷的試驗(yàn)臺，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)裝置(4)包括斜墊板(41)和托盤(42)，所述托盤(42)固定套設(shè)于位于鉆孔模型外的錨桿(5)上，所述斜墊板(41)安裝于鉆孔模型的孔口處，用于改變所述托盤(42)安裝面與鉆孔模型軸線之間的夾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于測試錨桿彎曲載荷的試驗(yàn)臺，其特征在于，所述斜墊板(41)安裝于鉆孔模型的孔口處，且位于斜墊板(41)與沖擊梁(62)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于測試錨桿彎曲載荷的試驗(yàn)臺，其特征在于，所述斜墊板(41)為斜面體結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于測試錨桿彎曲載荷的試驗(yàn)臺，其特征在于，所述斜墊板(41)的法線與鉆孔軸線的傾斜度0° -75。。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測試錨桿彎曲載荷的試驗(yàn)臺，其特征在于，所述錨桿(5)一端插入鉆孔模型，并在鉆孔模型的孔底段通過錨固劑與其孔壁粘結(jié)形成錨固段(22)，在不與其孔壁粘結(jié)的孔口段形成自由段(21)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于測試錨桿彎曲載荷的試驗(yàn)臺，其特征在于，所述錨固段(22)內(nèi)的煤巖體物理模型(93)鉆孔中裝有錨固劑，所述錨桿(5)通過錨固劑與煤巖體物理模型(93)粘結(jié)在一起。
【文檔編號】G01N3/20GK204008327SQ201420357451
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】康紅普, 呂華文, 楊景賀, 吳擁政, 林健, 邵培森, 王正勝 申請人:天地科技股份有限公司