[发明专利]一种用于测试柔性支架力学性能的试验装置

说明书

本发明涉及一种用于测试柔性支架力学性能的试验装置，属于巷道围岩支护技术领域，解决了现有技术无法在施工前对施工工艺进行比较准确的预估，只能在施工时根据实际情况临时调整，导致施工效率低的问题。用于测试柔性支架力学性能的试验装置，包括弧形外壳、软管、拉线、测力计、入口阀门、出口阀门、水压表和支承板；软管的两端分别与入口阀门和出口阀门连接，支承板的两端分别通过拉线与弧形外壳的两端连接，测力计用来测试软管的竖向主动支护力，水压表设于供浆管路上，供浆管路用于向软管提供浆料。本发明实现了施工前对施工工艺的准确预估。

技术领域

本发明涉及巷道围岩支护技术领域，尤其涉及一种用于测试柔性支架力学性能的试验装置。

背景技术

在地下工程特别是矿山巷道、隧道和地铁旁通道等施工过程中，经常采用刚性金属支架支护，包括U型钢、工字钢支架和钢管混凝土支架等。但刚性金属支架存在施工效率低、劳动强度大、支架成本高和无主动支护等缺点。

灌注式柔性支架及其主动支护技术，是一种安全性能好、生产效率高、材料成本低的新型支护材料和支护技术，发展前景十分广阔。

灌注式柔性支架是以柔性软管为主体，通过混凝土输送泵灌注浆液完成支架安装和主动支护围岩，浆液固化后形成强度较高的刚性支架，维持围岩长期稳定。灌注式柔性支架存在施工效率高、劳动强度小、支护强度大、支护成本低和主动支护强等优点。

根据软管的种类不同，软管内所充填的材料的密度不同，软管支架的现场施工工艺也不同，如泵送压力、侧向限定条件(临时支撑杆数量)、软管力学性能。而现有技术无法在进行现场施工前对泵送压力、临时支撑杆的数量进行比较准确的估计，只能在施工时根据实际情况临时调整，导致施工效率低。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种用于测试柔性支架力学性能的试验装置，用以解决现有技术无法在施工前对施工工艺进行比较准确的预估，只能在施工时根据实际情况临时调整，导致施工效率低的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明公开了一种用于测试柔性支架力学性能的试验装置，包括弧形外壳、软管、拉线、测力计、入口阀门、出口阀门、水压表和支承板；

所述软管的两端分别与所述入口阀门和所述出口阀门连接，所述支承板的两端分别通过所述拉线与所述弧形外壳的两端连接，所述测力计用来测试所述软管的竖向主动支护力，所述水压表设于供浆管路上，所述供浆管路用于向所述软管提供浆料。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：

进一步，所述试验装置还包括临时支撑杆，且与所述软管可拆卸连接。

进一步，所述临时支撑杆的数量为多个。

进一步，本发明的试验装置还包括内置软线，所述内置软线置于所述软管内，用来增加所述软管的抗拉性能。

进一步，所述内置软线的两端分别与所述入口阀门和所述出口阀门连接。

进一步，所述软管的数量为多个，所述多个软管通过连接线连接。

进一步，所述弧形外壳的内壁设有多个压力显示装置，所述多个压力显示装置设置在所述弧形外壳的不同弧度处。

进一步，所述试验装置还包括能够增加所述供浆管内压力的增压装置。

进一步，α弧段产生的主动支护力公式为：

其中：α为弧长，r为软管的内径(m)，p为注浆压强(Pa)，Δr为在注浆压强p作用下软管材料产生应变(m)，E_r为软管的弹性模量(N/m)。

进一步，弧形外壳产生的竖向拉力F_d为：