[实用新型]一种锚杆综合力学性能检测装置

说明书

技术领域

本实用新型一种锚杆综合力学性能检测装置，属于锚杆检测装置技术领域。

背景技术

锚杆支护，作为一项先进的主动支护技术，已经在煤矿井巷支护中得到了广泛应用。

为了确保安全，在锚杆支护工程施工之前，采用适当的方法对锚杆支护材料进行全面检测，确保其质量性能符合相关支护设计及相关标准的要求，是一项十分重要的工作。

 目前，评价锚杆质量性能的基本方法，是根据相关标准，采用多种方法和仪器，对锚杆及其配套部件、材料的各项质量指标分别进行检测，然后根据单项指标的检测结果，对锚杆质量是否合格进行评价。以煤矿使用最多的树脂螺纹钢锚杆为例，质量检测的基本方法是根据MT/T146.1及MT/T146.2标准，对锚杆的锚固力、杆体力学性能(屈服强度、破断强度、断后延伸率)、尾部螺纹承载力、托盘承载力、锚固剂物理化学性能等指标分别进行测试，然后通过测试结果对锚杆和锚固剂的质量性能分别进行评价。

但在一般工程设计和施工管理中，以上评价锚杆质量性能的基本方法，以下称为“标准方法”，存在下列不足：

1、“标准方法”的检测结果不能直观地反映锚杆的综合性能

“标准方法”的检测对象，实质上是组成锚杆的材料和配件，并不是锚杆整体。而实际工程设计和施工管理过程中，技术人员更为关注的问题是锚杆整体的综合性能，并不是锚杆的材料和配件本身的质量。事实上，锚杆是一个由杆体、头部承载组件(化学锚固剂或机械锚固头)、尾部承载组件(托盘及螺母等)共同组成的一个复合承载体系。这个承载体系的综合性能，不仅与组成体系的材料、配件本身的性能指标有关，而且与这些材料、配件的性能指标是否能够良好地匹配有关。由于实际情况的复杂性，根据锚杆材料、配件的单向性能指标，很难通过简单方法精确推算出锚杆整体的综合性能指标。因此，通过分别检测锚杆材料和配件的单向性能来评价锚杆总体质量性能的方法，是不完善、不科学的。有必要探索可直接检测锚杆整体性能的新方法。

2、“标准方法”的检测项目多，工作量大，周期长 

根据“标准方法”检测锚杆，需要将全长锚杆截割为锚头(锚固段)、杆体(中段)和尾部螺纹段三段，然后采用不同的装备和方法，分别检测锚头(锚固段)的锚固力、杆体三项力学性能(屈服强度、破断强度、断后延伸率)及尾部螺纹承载力。必要时，还需要对锚固剂的物理、化学性能(凝胶时间、胶泥稠度、试块抗压强度等)。通常情况下，检测一套锚杆样品，需要2～3人协同作业2～3个工作日，才能提交检测结果。这显然无法满足实际工程中对大量锚杆按比例抽样检测的要求。因此，有必要探索可快速检测锚杆整体性能的新方法。

3、“标准方法”缺少锚杆整体预紧扭矩和延伸能力特性的检测项目

（1）预应力锚杆的实际支护效果，很大程度上取决于锚杆在安装时是否产生了足够的轴向预紧力(即初始张拉力)。由于生产工艺的分散性，相同材质、不同规格的锚杆，或者相同规格、不同材质的锚杆，甚至相同材质、相同规格的锚杆，按照相同的扭矩预紧加载螺母，其杆体产生的实际轴向预紧力，可能会有较大的差别。为了准确地判断锚杆的加载螺母在预紧到规定的扭矩值时，杆体的实际轴向预紧力是否达到规定值，或者反言之，为了保证杆体的轴向预紧力达到规定值，至少应对加载螺母施加多大的预紧扭矩值，就有必要对锚杆的预紧扭矩特性(即螺母预紧扭矩与杆体轴向预紧力之间的对应关系)进行量化测试。因此，有必要探索可测试锚杆螺母预紧扭矩特性的新方法。而目前的“标准方法”无此检测项目。

(2) 锚杆在承载过程中，如果杆体实际承受的轴向载荷超过一定限度，杆体应能产生一定的轴向延伸，通过适当“让压”，避免出现自身出现先期破坏而失去支护能力的问题。因此，现代锚杆支护理论要求锚杆必须有一定的轴向延伸能力。理论研究和实际试验结果都表明，锚杆的整体延伸能力，并不是只与杆体材料的轴向变形能力有关，也与组成锚杆整体的其它材料、配件的变形能力及其应力——应变特性有关。“标准方法”提供了对锚杆杆体材料轴向延伸能力的测试方法，但没有提供对锚杆整体延伸能力的测试方法。因此，有必要探索可测试锚杆整体延伸(轴向变形)能力的新方法。

出现上述问题的根本原因，是业界目前还没有可对锚杆综合性能进行快速测试的适用方法和专用装备。因此，如果能够研制出一种可对全长锚杆的综合性能直接进行整体测试的适用方法和专用装备，则检测工作就可以大大简化，且测试结果能够更准确、更全面地反应锚杆的实际性能，为工程设计和施工管理提供可靠的依据。

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