[实用新型]一种用于锚杆拉拔测试的钻孔模拟装置

说明书

一种用于锚杆拉拔测试的钻孔模拟装置，包括轴向由两个半圆形管壁相互对接构成的对接式钢管，对接式钢管的内壁有用于增加摩擦系数的刻槽；在对接式钢管的外壁上套有相互对接的两个半圆形缓冲钢垫片，缓冲钢垫片的外壁上有定位槽，定位槽中有通过螺栓紧固的钢箍。该钻孔模拟装置可较真实地模拟锚杆的实际使用工况，提高锚杆拉拔测试结果的准确性；测试完成后可将模拟装置拆开，观察模拟钻孔内锚固剂或锚杆受力变形情况，有利于对锚杆进行分析和改进；装置整体强度高，拆装方便，可重复使用。

技术领域

本实用新型涉及岩土工程支护技术，特别是一种用于实验室内对锚杆(或锚索)进行拉拔测试的钻孔模拟装置。

背景技术

锚杆支护是以锚杆为主体的支护结构的总和，它是一种结构简单的主动支护方式，具有成本低廉、运输施工方便和控制围岩变形效果好等特点。锚杆支护实现了支护方式的重大变革，能最大限度地保持围岩的完整性和稳定性，能有效地控制围岩的变形、位移和裂缝的发展，充分发挥围岩自身的支撑作用。锚杆自问世起，就引起世界采矿界和地下隧道施工等方面的广泛关注。

锚杆支护系统主要包括支护元件、外部固定和内部固定。其中，支护元件是指杆体；外部固定指托盘和螺母；内部固定对充填型锚杆来说是指充填体(树脂或水泥砂浆)，对摩擦型锚杆来说是指锚杆杆体或锚固体和钻孔壁之间的摩擦行为(锚杆杆体和围岩之间的媒介)。对充填型锚杆，轴向受到拉伸荷载时，荷载沿锚杆传递至充填体中，充填体与围岩之间的接触面承受荷载作用；对摩擦型锚杆，锚杆杆体上的力直接作用在接触面上。因此，针对充填型锚杆，钻孔起到的作用是约束充填体和提供与充填体之间的粘结阻力；针对摩擦型锚杆，钻孔的作用是提供较大的约束力和限制膨胀体的膨胀，产生较大膨胀压，进而提供较大的摩擦力。

对新研制的锚杆需要进行拉拔测试，锚杆的拉拔测试分为现场测试和实验室测试。

现场测试是应用最广泛的锚杆拉拔测试方式。现场测试是在实际生产作业的围岩中施工钻孔，然后在钻孔中安装锚杆，利用拉拔装置对锚杆的锚固力进行测试。如胡建林、张培文的《扩体型锚杆的研制及其抗拔试验研究》；庞有师、刘汉龙、龚医军等的《可回收式锚杆抗拔试验研究》；张四平和陈超的《基于岩层的压力型锚杆抗拔试验研究》等等，均属现场测试。现场测试的优点是施工速度快、成本低；缺点是受现场实验环境限制，钻孔条件难以保证；另外，在现场复杂环境下，很难避开温度、水、岩体结构等因素对测试的影响，难以开展锚杆拉拔力受单一因素影响程度的分析研究；再有，现场施工的钻孔不能观察孔内状况，不利于分析锚杆锚固指标的影响因素。

基于锚杆现场测试存在的上述缺陷，新锚杆试制前期的拉拔测试一般采用实验室测试。锚杆实验室测试多采用一定厚度的钢管来模拟钻孔。如林健等的《在树脂全长锚固锚杆外形尺寸优化实验室研究》、康红普等的《在树脂锚杆锚固性能及影响因素分析》均是采用钢管模拟钻孔。用钢管模拟钻孔的优点是：①钢管强度高，可以用于模拟无限大范围岩体的约束；②钢管来源广泛，易加工。缺点是：①钢管内表面比较光滑，对现场粗糙的孔壁模拟不足，不能很好地模拟锚杆实际的使用工况；②由于采用的是完整的钢管，测试后很难观察到钢管中的锚固剂或锚杆的受力变形情况；③对于树脂锚杆、水泥砂浆锚杆的测试，用于模拟的钢管往往只能一次性使用；④对水力膨胀锚杆、管缝式锚杆等摩擦型锚杆的测试，锚杆拉拔出来后管壁内表面被摩擦的更加光滑，重复使用率低；⑤对于具有自身膨胀力的锚杆(如水力膨胀锚杆、自膨胀锚杆)的测试，因对钻孔的强度要求高，对模拟钻孔的钢管的壁厚要求也相应提高，增加了模拟钻孔钢管的成本消耗。