[发明专利]测试在不同工况下的锚杆应力计的试验装置及方法

权利要求书

1.测试在不同工况下的锚杆应力计的试验装置，其特征是包括试验平台，所述试验平台上表面开设有两个相互垂直的支座轨道，两个所述支座轨道依次靠近试验平台的一组相邻边的边缘，每个所述支座轨道中均设置有滚动支座，所述滚动支座能够在所述支座轨道中滚动变化位置，所述滚动支座的上部中心设置有转动轴，所述转动轴的下端设置有与滚动支座固定的转动轴承，所述转动轴的顶部设置有夹持装置，两个所述滚动支座之间通过对应的夹持装置夹持一根锚杆，所述锚杆中间安装有锚杆应力计、两个应变计和两个千斤顶，两个千斤顶分别位于锚杆应力计的两侧，两个应变计分别位于锚杆应力计的两侧，所述锚杆应力计和应变计通过数据线与数据采集器连接。

2.根据权利要求1所述的测试在不同工况下的锚杆应力计的试验装置，其特征是所述转动轴的一组相对边设置有两个穿过滚动支座的大号固定螺丝，所述大号固定螺丝相对压紧转动轴的一组相对边，将其固定。

3.根据权利要求2所述的测试在不同工况下的锚杆应力计的试验装置，其特征是所述夹持装置的中间设置有预留给锚杆穿过的通道，所述通道两侧均至少设置有两个小号固定螺丝，所述小号固定螺丝相对压紧在锚杆的水平相对边，将其固定。

4.根据权利要求3所述的测试在不同工况下的锚杆应力计的试验装置，其特征是所述大号固定螺丝和小号固定螺丝的螺杆末端均打磨成朝向螺杆半圆形凹陷的半圆槽，所述转动轴或者锚杆贴紧固定在对应的半圆槽中。

5.根据权利要求4所述的测试在不同工况下的锚杆应力计的试验装置，其特征是所述滚动支座的底部设置有置于支座轨道中的滚动轮，所述滚动支座的侧部设置有支座滚轮，每个支座滚轮配有两个滚轮挡片。

6.根据权利要求5所述的测试在不同工况下的锚杆应力计的试验装置，其特征是两个所述支座轨道的边缘均设置有轨道刻度线。

7.测试在不同工况下的锚杆应力计的试验方法，其特征是包括如下步骤：

（1）安装试验装置：取两个滚动支座分别放置在两个支座轨道中，转动滚动支座上部的夹持装置，使两个滚动支座的夹持装置中间预留的通道位于同一条直线上，调整好之后，拧紧大号固定螺丝，完成转动轴及夹持装置固定；

（2）安装锚杆：按照试验需要，沿支座轨道移动两个滚动支座，根据轨道刻度线，准确移动滚动支座，将锚杆的两端分别放于滚动支座的夹持装置的预留的通道中，然后拧紧夹持装置的小号固定螺丝，完成上部锚杆的固定；

（3）固定滚动支座：每个支座滚轮下面均放置两个滚轮挡片，滚轮挡片挡住支座滚轮不动，滚动支座被固定住；

（4）安装数据采集器：在锚杆的中架安装锚杆应力计，在锚杆应力计两侧的锚杆上均设置应变计和千斤顶，所述锚杆应力计和应变计均通过数据线连接到数据采集器；

（5）对锚杆进行试验：

（a）对在滚动支座处的锚杆施加拉/压力，记录锚杆应力计和应变计的数值变化情况以及拉/压力的变化趋势；

（b）在第（a）种实施方式的基础上，不施加拉/压力，在锚杆应力计的中间位置只施加垂直于锚杆并平行于水平台的水平作用力，这种水平作用力是模拟重力作用，进行分级加载，观测在模拟重力作用下，锚杆应力计和应变计的变化情况；

（c）在（a）、（b）两种实施方式的基础上，固定锚杆位于水平位置,与试验平台平行，同时施加拉力与模拟重力，预先设定一个拉力，然后再在中间部位分级施加模拟重力；或者预先施加固定的模拟重力，然后再分级施加压力作用；

（d）变换不同角度进行加载：实施时，移动两个滚动支座，使锚杆与实验平台形成不同的夹角，以此来模拟安装锚杆时所形成的的不同角度，具体实施方式如下：

移动滚动支座，根据轨道刻度线，调整两个滚动支座的位置，实现不同的安装角度，调整好位置之后，固定滚动支座与锚杆，单独施加模拟重力或者单独在支座两端施加拉/压力或者重力和拉/压力任意组合，观测锚杆应力计和应变计的变化情况；

（e）在锚杆应力计位置利用千斤顶装置同时施加两个相对方向的压应力，两个千斤顶施加压应力时其位置要错开，不在同一直线上，但是两个压应力应保持平行，此时可模拟剪切试验；

（f）在锚杆应力计位置同时施加两个相对方向的压应力，压应力保持在同一条直线上，对锚杆应力计实施挤压作用，此时，可模拟重力作用下岩土体对锚杆应力计的挤压作用；

（g）在支座两端施加拉应力，记录锚杆应力计和应变计的变化规律；

（h）为研究引出电缆的不同位置的变化对锚杆应力计测值变化的影响，根据锚杆应力计的引出电缆的位置作为初始标记点，每次旋转45°，对锚杆施加所述（a）—（g）的实施方式，观测并记录数据，研究不同的埋设角度对锚杆应力计的影响；

（6）数据处理：试验工作完成后进行数据处理，将数据采集器采集到的锚杆应力计和应变计的读数换算成监测物理量，得出载荷、应力、安装角度之间的关系。