錨桿試件，包括桿體301、托盤302和螺母，桿體安裝在上述圍巖模擬裝置的上側(cè)鋼管和下側(cè)鋼管中，通過砂漿或樹脂錨固劑固定，托盤與下側(cè)鋼管的低端接觸，螺母用于固定托盤；
所述的送樣裝置，包括固定構(gòu)件、左右導(dǎo)軌、前后導(dǎo)軌、試樣抓鉤、抓鉤手輪，所述的固定構(gòu)件用于將送樣裝置固定在主機(jī)框架結(jié)構(gòu)的支撐立柱上，通過抓鉤手輪可以控制試樣抓鉤抓、放試樣；
所述的試樣升降組件，包括動(dòng)力組件一 401、螺紋桿402、試樣夾具，動(dòng)力組件一可以控制螺紋桿上下運(yùn)動(dòng)，試樣夾具與螺紋桿下側(cè)通過螺紋連接；試樣升降組件可以將圍巖模擬裝置的上側(cè)鋼管固定在任意設(shè)定的高度； 所述的錘體組件5，包括錘頭、錘頭座、主錘體、配重砝碼、砝碼鎖緊套、砝碼鎖緊桿，在主錘體上預(yù)留有上下通透的兩個(gè)導(dǎo)向光桿孔和圍巖模擬裝置孔，錘體組件工作時(shí)整體沿導(dǎo)向光桿下落，對圍巖模擬裝置的沖擊盤施加沖擊荷載；
所述的提錘裝置，包括動(dòng)力組件二 601，電磁鐵牽引機(jī)構(gòu)602，抓錘自鎖機(jī)構(gòu)，動(dòng)、靜滑輪組，提錘鏈條；用于抓起或釋放錘體，以及將錘體組件提升到設(shè)定高度；
所述的電氣控制系統(tǒng)，包含觸摸屏、PLC、主命令控制按鈕、伺服控制器、安全限位開關(guān)，用于操控整臺(tái)試驗(yàn)機(jī)的正常指令運(yùn)行；
所述的緩沖裝置7，采用液壓緩沖油缸，安裝在主機(jī)框架結(jié)構(gòu)的底板上，在錨桿受沖擊后產(chǎn)生破斷的情況下，吸收錘體組件沖擊能量，防止錘體組件直接沖擊主機(jī)框架結(jié)構(gòu)的底板；
所述的防護(hù)裝置，包含聲光報(bào)警系統(tǒng)、維護(hù)用安全爬梯、下安全防護(hù)罩、上安全防護(hù)網(wǎng)、安全門，用于保護(hù)設(shè)備操作員的人身安全，維持整機(jī)的運(yùn)行安全。
[0013]所述的沖擊荷載測量系統(tǒng)，包括壓力傳感器、導(dǎo)線、數(shù)據(jù)采集器，壓力傳感器安裝在錘頭和錘頭座之間，用于實(shí)時(shí)測量實(shí)驗(yàn)過程中試件受到的沖擊荷載。
[0014]所述的位置測量系統(tǒng)，包括非接觸位置傳感器、導(dǎo)線、數(shù)據(jù)采集器，非接觸位置傳感器用于實(shí)時(shí)測量實(shí)驗(yàn)過程中錘體組件的位置，進(jìn)而計(jì)算得到其速度和加速度。
[0015]本發(fā)明的試驗(yàn)方法是:
O首先將圍巖模擬裝置的上側(cè)鋼管和下側(cè)鋼管對接，安裝掛鉤和沖擊盤；然后在上側(cè)鋼管和下側(cè)鋼管填充混凝土用于模擬圍巖，待混凝土凝固后在其中心鉆孔；然后通過砂漿或樹脂錨固劑將錨桿的桿體固定在鉆孔中；最后安裝托盤和螺母；
2)設(shè)置錘體組件的重量并固定好配重砝碼，通過提錘裝置和動(dòng)力組件將其提升到一定高度，通過送樣裝置將圍巖模擬裝置托起，將其掛鉤固定在試樣升降組件的試樣夾具上，進(jìn)而調(diào)節(jié)試樣至實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)高度；
3)通過提錘裝置釋放錘體組件，錘體組件自由落體沖擊圍巖模擬裝置下側(cè)鋼管上的沖擊盤，由于錨桿的下端與下側(cè)鋼管通過錨固劑粘結(jié)，同時(shí)還有托盤和螺母的阻擋，沖擊荷載通過下側(cè)鋼管傳遞到錨桿試件，從而給錨桿試件施加沖擊荷載；
4)在上述實(shí)驗(yàn)過程中，通過沖擊荷載測量系統(tǒng)實(shí)時(shí)測量實(shí)驗(yàn)過程中試件受到的沖擊荷載；通過位置測量系統(tǒng)實(shí)時(shí)測量錘體組件的位置，進(jìn)而計(jì)算得到錘體的速度和加速度數(shù)據(jù)；實(shí)驗(yàn)完成后，提起錘體組件，卸下圍巖模擬裝置，記錄分析試件的破壞情況。
[0016]以上所述實(shí)施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體的實(shí)施方式的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種考慮支護(hù)-圍巖相互作用的錨桿抗沖擊測試系統(tǒng)，其特征在于，包括主機(jī)框架結(jié)構(gòu)、圍巖模擬裝置、錨桿試件、送樣裝置、試樣升降組件、錘體組件、提錘裝置、電氣控制系統(tǒng)、緩沖裝置、防護(hù)裝置、沖擊荷載測量系統(tǒng)和位置測量系統(tǒng)； 所述的主機(jī)框架結(jié)構(gòu)，包括底板、頂板、支撐立柱、導(dǎo)向光桿和橫梁，支撐立柱共四根，相鄰支撐立柱之間通過橫梁連接以提高主機(jī)框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，導(dǎo)向光桿共有兩根，任意一根的上、下兩端分別與頂板和底板相連； 所述的圍巖模擬裝置，包括上側(cè)鋼管、下側(cè)鋼管、掛鉤和沖擊盤；上側(cè)鋼管和下側(cè)鋼管通過凸臺(tái)相連，既能防止兩者軸心偏斜，又能使兩者受到拉力時(shí)可以方便的脫離，掛鉤的下端通過螺紋與上側(cè)鋼管連接，掛鉤的上端可以掛在試樣夾具上；沖擊盤固定在下側(cè)鋼管的外側(cè)，用于承受錘體組件的沖擊，并將沖擊力傳遞給下側(cè)鋼管； 所述的錨桿試件，包括桿體、托盤和螺母，桿體安裝在上述圍巖模擬裝置的上側(cè)鋼管和下側(cè)鋼管中，通過砂漿或樹脂錨固劑固定，托盤與下側(cè)鋼管的低端接觸，螺母用于固定托盤; 所述的送樣裝置，包括固定構(gòu)件、左右導(dǎo)軌、前后導(dǎo)軌、試樣抓鉤、抓鉤手輪，所述的固定構(gòu)件用于將送樣裝置固定在主機(jī)框架結(jié)構(gòu)的支撐立柱上，通過抓鉤手輪可以控制試樣抓鉤抓、放試樣； 所述的試樣升降組件，包括動(dòng)力組件一、螺紋桿、試樣夾具，動(dòng)力組件一可以控制螺紋桿上下運(yùn)動(dòng)，試樣夾具與螺紋桿下側(cè)通過螺紋連接；試樣升降組件可以將圍巖模擬裝置的上側(cè)鋼管固定在任意設(shè)定的高度； 所述的錘體組件，包括錘頭、錘頭座、主錘體、配重砝碼、砝碼鎖緊套、砝碼鎖緊桿，在主錘體上預(yù)留有上下通透的兩個(gè)導(dǎo)向光桿孔和圍巖模擬裝置孔，錘體組件工作時(shí)整體沿導(dǎo)向光桿下落，對圍巖模擬裝置的沖擊盤施加沖擊荷載； 所述的提錘裝置，包括動(dòng)力組件二，電磁鐵牽引機(jī)構(gòu)，抓錘自鎖機(jī)構(gòu)，動(dòng)、靜滑輪組，提錘鏈條；用于抓起或釋放錘體，以及將錘體組件提升到設(shè)定高度； 所述的電氣控制系統(tǒng)，包含觸摸屏、PLC、主命令控制按鈕、伺服控制器、安全限位開關(guān)，用于操控整臺(tái)試驗(yàn)機(jī)的正常指令運(yùn)行； 所述的緩沖裝置，采用液壓緩沖油缸，安裝在主機(jī)框架結(jié)構(gòu)的底板上，在錨桿受沖擊后產(chǎn)生破斷的情況下，吸收錘體組件沖擊能量，防止錘體組件直接沖擊主機(jī)框架結(jié)構(gòu)的底板； 所述的防護(hù)裝置，包含聲光報(bào)警系統(tǒng)、維護(hù)用安全爬梯、下安全防護(hù)罩、上安全防護(hù)網(wǎng)、安全門，用于保護(hù)設(shè)備操作員的人身安全，維持整機(jī)的運(yùn)行安全； 所述的沖擊荷載測量系統(tǒng)，包括壓力傳感器、導(dǎo)線、數(shù)據(jù)采集器，壓力傳感器安裝在錘頭和錘頭座之間，用于實(shí)時(shí)測量實(shí)驗(yàn)過程中試件受到的沖擊荷載； 所述的位置測量系統(tǒng)，包括非接觸位置傳感器、導(dǎo)線、數(shù)據(jù)采集器，非接觸位置傳感器用于實(shí)時(shí)測量實(shí)驗(yàn)過程中錘體組件的位置，進(jìn)而計(jì)算得到其速度和加速度。
2.如權(quán)利要求1所述的一種考慮支護(hù)-圍巖相互作用的錨桿抗沖擊測試系統(tǒng)的應(yīng)用方法，其特征在于，包括如下步驟: O首先將圍巖模擬裝置的上側(cè)鋼管和下側(cè)鋼管對接，安裝掛鉤和沖擊盤；然后在上側(cè)鋼管和下側(cè)鋼管填充混凝土用于模擬圍巖，待混凝土凝固后在其中心鉆孔；然后通過砂漿或樹脂錨固劑將錨桿的桿體固定在鉆孔中；最后安裝托盤和螺母； 2)設(shè)置錘體組件的重量并固定好配重砝碼，通過提錘裝置和動(dòng)力組件將其提升到一定高度，通過送樣裝置將圍巖模擬裝置托起，將其掛鉤固定在試樣升降組件的試樣夾具上，進(jìn)而調(diào)節(jié)試樣至實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)高度； 3)通過提錘裝置釋放錘體組件，錘體組件自由落體沖擊圍巖模擬裝置下側(cè)鋼管上的沖擊盤，由于錨桿的下端與下側(cè)鋼管通過錨固劑粘結(jié)，同時(shí)還有托盤和螺母的阻擋，沖擊荷載通過下側(cè)鋼管傳遞到錨桿試件，從而給錨桿試件施加沖擊荷載； 4)在上述實(shí)驗(yàn)過程中，通過沖擊荷載測量系統(tǒng)實(shí)時(shí)測量實(shí)驗(yàn)過程中試件受到的沖擊荷載；通過位置測量系統(tǒng)實(shí)時(shí)測量錘體組件的位置，進(jìn)而計(jì)算得到錘體的速度和加速度數(shù)據(jù)；實(shí)驗(yàn)完成后，提起錘體組件，卸下圍巖模擬裝置，記錄分析試件的破壞情況。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種考慮支護(hù)-圍巖相互作用的錨桿抗沖擊測試系統(tǒng)及其應(yīng)用方法，其特征在于，包括主機(jī)框架結(jié)構(gòu)、圍巖模擬裝置、錨桿試件、送樣裝置、試樣升降組件、錘體組件、提錘裝置、電氣控制系統(tǒng)、緩沖裝置、防護(hù)裝置、沖擊荷載測量系統(tǒng)和位置測量系統(tǒng)；本發(fā)明所述的圍巖模擬裝置可以模擬工程現(xiàn)場發(fā)生巖爆時(shí)圍巖產(chǎn)生的板裂化現(xiàn)象，通過錘體組件施加沖擊荷載可以模擬圍巖突然向外爆出的現(xiàn)象，通過圍巖模擬裝置上側(cè)鋼管和下側(cè)鋼管的分離使錨桿產(chǎn)生類似于現(xiàn)場的應(yīng)力和應(yīng)變集中現(xiàn)象。本測試系統(tǒng)能夠真實(shí)的反映圍巖和錨桿在沖擊荷載作用下的相互作用過程，從而測量錨桿實(shí)際的抗沖擊性能，真實(shí)反映錨桿對具有巖爆傾向圍巖的加固作用。
【IPC分類】G01M7-08
【公開號】CN104697736
【申請?zhí)枴緾N201510052234
【發(fā)明人】王剛, 吳學(xué)震, 蔣宇靜, 喬衛(wèi)國, 楊為民
【申請人】山東科技大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月1日