[发明专利]一种深部软岩锚固界面拉拔实验装置及实验方法

说明书

本发明公开了一种深部软岩锚固界面拉拔实验装置及实验方法，包括试件夹具，用于将软岩试件固定于试件夹具的内部空腔内；第一锚杆拉拔仪，用于对软岩试件进行夹紧以施加边界约束压力；锚杆，插入软岩试件的中心圆孔内，并与在中心圆孔内浇筑的环氧树脂砂浆体凝固在一起；第二锚杆拉拔仪，用于对锚杆施加向上的拉拔力，直至锚杆及环氧树脂砂浆体被拉出；监测组件，布置在软岩试件的内部及外壁，用于监测不同边界约束压力条件下的软岩试件的抗拉拔力及变形特性。本发明操作容易、整体连接稳固，受力均匀，操作人员可以控制实验进程，并准确的对研究试件循环加卸载和控制约束应力，保证测量结果的准确，有利于提高现场工作效率和节约成本。

技术领域

本发明属于抗拔试验的技术领域，尤其涉及一种深部软岩锚固界面拉拔实验装置及实验方法。

背景技术

随着煤矿逐渐进入深部开采，深部软岩巷道围岩的破裂碎胀大变形机制分析、变形预测及其控制问题越来越突出。深部巷道围岩的大变形可分为物化膨胀类、应力扩容类和结构变形类，其中应力扩容类围岩变形又可分别纯剪切破坏、弯曲破坏和张拉-剪切滑移破坏，且具有明显的流变性。深部软岩巷道围岩稳定性控制之所以难以解决，一方面是高地应力和软岩双重恶劣条件作用下，围岩的碎胀变形破坏演化机制不够明确。深部岩体与浅部岩体主要区别在于岩体所处应力环境的差别，应力环境的不同导致岩体物理力学特性不同，进而导致岩体强度和变形性质的明显差异。

由于存在着高赋存地应力和围岩体低强度之间的突出矛盾，深部巷道开挖后造成的应力集中和应力重分布将导致很大范围内的岩体破坏失稳(进入峰后破裂状态)，巷道围岩也会因流变损伤和破裂失稳而产生强烈的碎胀大变形。另一方面是现有的支护形式及支护理论有限，尤其是锚固机制的研究和设计理论仍落后于工程实践。深部软岩锚固工程中，锚杆贯穿岩体后形成整体性较强的锚固体，然而锚杆与软岩两种材料物理力学性质差异较大，导致二者接触面上变形不一致，表现出明显的非协调变形特性，因此，锚固界面力学机制及界面模型的研究尤为重要。

深入研究深部软岩碎胀大变形时效特性，揭示深部软岩巷道围岩碎胀大变形演化机理及锚固界面失效机制，寻求解决深部软岩碎胀大变形失稳问题的实用理论是深部软岩工程中亟需开展的基础性工作。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种深部软岩锚固界面拉拔实验装置及实验方法，操作容易、方便、整体连接稳固，受力均匀，安全可靠，操作人员可以控制实验进程，并准确的对研究试件循环加卸载和控制约束应力，保证测量结果的准确，有利于提高现场工作效率和节约成本。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种深部软岩锚固界面拉拔实验装置，包括试件夹具，由两个半圆弧形夹具体组成并固定在承载架内，用于将软岩试件固定于试件夹具的内部空腔内；第一锚杆拉拔仪，布置在所述试件夹具的两侧，用于对软岩试件进行夹紧以施加边界约束压力；锚杆，沿所述软岩试件的中心轴线方向插入软岩试件的中心圆孔内，并与在中心圆孔内浇筑的环氧树脂砂浆体凝固在一起；第二锚杆拉拔仪，安装在所述承载架的顶部并与所述锚杆伸出承载架的上部连接，用于对锚杆施加向上的拉拔力，直至锚杆及环氧树脂砂浆体被拉出；监测组件，布置在软岩试件的内部及外壁，用于监测不同边界约束压力条件下的软岩试件的抗拉拔力及变形特性。

可选的，所述半圆弧形夹具体包括固定外壁、沿固定外壁的两边缘径向延伸的固定脚、连接在所述固定外壁和固定脚之间的弧形加强端，所述固定脚上等距布置有两个加压锚固孔；固定夹具螺栓穿过所述加压锚固孔与所述第一锚杆拉拔仪连接。

进一步的，所述承载架和第二锚杆拉拔仪之间还设有锚杆托盘，所述锚杆托盘由预制在一起的上层承压片、中层承压片、下层承压片组成，三者的中心位置预留有供所述锚杆穿过的通孔；所述上层承压片和下层承压片呈圆环状，所述中层承压片连接在两者之间并呈圆锥状；所述上层承压片的直径小于所述下层承压片的直径，且所述上层承压片与所述第二锚杆拉拔仪相接触，所述下层承压片与所述承载架相接触。