[发明专利]模拟动载下隧/巷道新装锚杆体力学响应试验装置及方法

权利要求书

1.一种模拟动载下隧/巷道新装锚杆体力学响应试验装置，其特征在于：包括闭环电磁振动台、试件承载台、应力采集仪、动态应变仪、数控液压泵及计算机；所述试件承载台采用L型结构，试件承载台的一条支臂板水平设置在闭环电磁振动台正上方，试件承载台的另一条支臂板与闭环电磁振动台上表面相垂直；所述闭环电磁振动台上表面与试件承载台的水平支臂板下表面之间设置有支撑弹簧，支撑弹簧与闭环电磁振动台上表面和试件承载台的水平支臂板下表面均采用焊接方式相固连；所述试件承载台的水平支臂板上表面用于放置试件，在试件与试件承载台的水平支臂板上表面之间设置有若干试件定位机构；在所述试件内部固定安装有锚杆体，锚杆体的一端延伸出试件，在锚杆体的延伸段上依次套装有垫片、空心千斤顶、压力传感器及锚具，垫片位于空心千斤顶与试件之间；在所述锚杆体延伸段对侧的试件端部表面固设有预埋螺栓，试件通过预埋螺栓与试件承载台的竖直支臂板固定连接；在所述锚杆体的锚固段表面设有若干应变片，应变片通过导线与动态应变仪的信号接收端相连，动态应变仪的信号输出端与计算机相连；所述空心千斤顶通过液压管路与数控液压泵相连，数控液压泵的控制端与计算机相连；所述压力传感器的信号输出端与应力采集仪的信号输入端相连。

2.根据权利要求1所述的一种模拟动载下隧/巷道新装锚杆体力学响应试验装置，其特征在于：所述试件定位机构包括左压板和右压板，左压板和右压板结构相同且均为L型结构，左压板和右压板镜像对称分布在试件两侧；所述左压板的水平支臂板与试件承载台的水平支臂板相平行，所述右压板的水平支臂板与试件承载台的水平支臂板相平行，左压板和右压板的水平支臂板与试件承载台的水平支臂板之间均通过竖向螺栓进行固定连接；所述左压板的竖直支臂板与右压板的竖直支臂板之间通过水平螺栓进行固定连接；在所述左压板的水平支臂板和竖直支臂板上、在右压板的水平支臂板和竖直支臂板上均设有长条形让位槽孔，长条形让位槽孔的槽孔宽度与竖向螺栓及水平螺栓的螺杆直径相等；所述竖向螺栓与长条形让位槽孔配合用于调整左压板和右压板的水平间距；所述水平螺栓与长条形让位槽孔配合用于调整水平螺栓的竖直高度。

3.根据权利要求1所述的一种模拟动载下隧/巷道新装锚杆体力学响应试验装置，其特征在于：在所述闭环电磁振动台的底部设置有万向轮和支脚螺栓，闭环电磁振动台通过万向轮进行水平移动，闭环电磁振动台通过支脚螺栓进行调平定位。

4.一种模拟动载下隧/巷道新装锚杆体力学响应试验方法，采用了权利要求1所述的模拟动载下隧/巷道新装锚杆体力学响应试验装置，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：制作试件，试件采用混凝土砂浆浇注成型方式进行制作，试件的强度等级按照实际工程围岩的强度等级进行设定，制作好的试件内部预留有锚杆体的安装孔，锚杆体安装孔的深度和孔径按照实际工程中的锚固孔进行设定；

步骤二：选定一根试验用的锚杆体，在锚杆体的表面粘贴应变片，将安装好应变片的锚杆体送入试件的锚杆体安装孔内，之后向锚杆体安装孔内注入锚固剂，直到锚固剂凝固并达到设定强度；

步骤三：将安装好锚杆体的试件移放到试件承载台上，并将设有预埋螺栓的试件端部顶靠在试件承载台的竖直支臂板上，之后通过预埋螺栓将试件与试件承载台的竖直支臂板固定连接在一起；

步骤四：在试件与试件承载台的水平支臂板之间安装试件定位机构，试件定位机构的左压板和右压板的竖直支臂板与试件侧向表面顶靠在一起，之后通过竖向螺栓将左压板和右压板的水平支臂板与试件承载台的水平支臂板固定连接在一起，然后通过水平螺栓将试件夹紧在左压板与右压板的竖直支臂板之间；

步骤五：在锚杆体的延伸段上依次套装上垫片、空心千斤顶、压力传感器及锚具，保证四者之间依次顶靠在一起；之后将空心千斤顶通过液压管路与数控液压泵相连，将数控液压泵的控制端与计算机相连；将压力传感器的信号输出端与应力采集仪的信号输入端相连；将应变片通过导线与动态应变仪的信号接收端相连，将动态应变仪的信号输出端与计算机相连；

步骤六：启动闭环电磁振动台，输出设定频率和设定振幅，用于施加动态荷载；之后启动数控液压泵，用以控制空心千斤顶输出轴向顶推力，而空心千斤顶输出轴向顶推力将同步转化为锚杆体的拉拔力，并保证拉拔力匀速增加，直至锚杆体从试件中拔出。