[发明专利]一种高强预应力锚杆支护应力评估方法及相关设备

权利要求书

1.一种高强预应力锚杆支护应力评估方法，其特征在于，包括：

测试损伤岩体的变形模量，得到损伤岩体变形模量，其中，在测试过程中对所述损伤岩体施加模拟震动声波，且以非接触式施加在所述损伤岩体上，所述模拟震动声波用于模拟所述损伤岩体的应用场景中产生的震动声波；

根据所述损伤岩体变形模量以及锚杆变形模量，计算得到锚固岩体的增强系数；

基于所述锚固岩体的所述增强系数，结合Hoek-Brown 强度准则，计算锚固岩体力学参数；

所述测试损伤岩体的变形模量，得到损伤岩体变形模量，包括：

以非接触式对所述损伤岩体施加所述模拟震动声波，以使所述模拟震动声波对所述损伤岩体内的岩层产生作用；

在所述损伤岩体上分级施加测试载荷，并测量每级所述测试载荷对应的所述损伤岩体的凹陷量，得到所述测试载荷与所述凹陷量的原始关系曲线；

卸载对所述损伤岩体施加的所述测试载荷以及移出施加载荷的工具后，历经预设时间后，测量所述损伤岩体的凹陷处的回弹量；

停止对所述损伤岩体施加所述模拟震动声波；

计算所述原始关系曲线在每级所述测试载荷上的斜率，将每级所述测试载荷上的斜率乘以所述回弹量，得到每级所述测试载荷对应的折算回弹量；

将每级所述测试载荷对应的所述凹陷量减去所述折算回弹量，得到每级所述测试载荷对应的折算凹陷量，以绘制所述测试载荷与所述折算凹陷量的折算关系曲线；

根据所述折算关系曲线，计算所述损伤岩体变形模量；

所述根据所述损伤岩体变形模量以及锚杆变形模量，计算得到锚固岩体的增强系数的步骤之前，还包括：

在测试所述损伤岩体的所述变形模量的过程中，同步对所述损伤岩体的表面施加震动，以模拟所述损伤岩体受到外界震动影响的场景。

2.根据权利要求1所述的高强预应力锚杆支护应力评估方法，其特征在于，所述在所述损伤岩体上分级施加测试载荷，并测量每级所述测试载荷对应的所述损伤岩体的凹陷量，得到所述测试载荷与所述凹陷量的原始关系曲线的步骤，包括：

根据与地平面的垂直距离和所述损伤岩体表面与所述地平面的角度，在所述损伤岩体上选取多个测试点位；

在所述测试点位上分级施加所述测试载荷并测量每级所述测试载荷对应的所述损伤岩体的凹陷量，得到每个测试点位对应的所述测试载荷与所述凹陷量的所述原始关系曲线。

3.根据权利要求1所述的高强预应力锚杆支护应力评估方法，其特征在于，所述根据所述折算关系曲线，计算所述损伤岩体变形模量的步骤，包括：

根据所述折算关系曲线在0.3和0.7之间割线的斜率，计算所述损伤岩体变形模量，其中，为施加在所述损伤岩体上最大的载荷应力。

4.根据权利要求3所述的高强预应力锚杆支护应力评估方法，其特征在于，所述根据所述折算关系曲线在0.3和0.7之间割线的斜率，计算所述损伤岩体变形模量，其中，为施加在所述损伤岩体上最大的载荷应力的步骤，包括：

按照下式，计算所述损伤岩体变形模量：

，

其中，为施加在所述损伤岩体上最大的载荷应力，、和是最小偏差系数，T为岩体种类系数，r为施加所述测试载荷所用到的承载板半径。

5.根据权利要求4所述的高强预应力锚杆支护应力评估方法，其特征在于，所述根据所述损伤岩体变形模量以及锚杆变形模量，计算得到锚固岩体的增强系数K的步骤，包括：

根据所述损伤岩体变形模量以及所述锚杆变形模量，按照下式计算所述锚固岩体的所述增强系数K：

，

其中，和分别为所述损伤岩体变形模量和所述锚杆变形模量，和分别为所述损伤岩体的泊松比和锚杆的泊松比，n和g分别为锚杆支护密度和横截面积。