[发明专利]冲击作用下锚固结构动力响应实验装置及方法

说明书

本发明涉及岩石力学技术领域，提供一种冲击作用下锚固结构动力响应实验装置及方法，实验装置包括底板、支架、预紧立板和摆锤；预紧立板上设有预紧孔；摆锤用于冲击锚固结构的锚固基体；锚固基体固定于底板，锚固结构的锚杆穿过预紧孔、并套装有预紧螺母。实验时，将锚固结构的锚固基体固定在底板上，使锚固结构的锚杆穿过预紧立板并套装预紧螺母；在实验开始时可以通过旋转预紧螺母来调节锚杆支护的预紧力；实验过程中，可以通过摆锤反复的对锚固基体实施多重冲击，以对锚固结构施加不同等级的冲击能量；上述装置能够分别对锚杆和锚固基体施加预紧力和冲击力，能够实现预应力实体锚杆锚固结构在多重冲击作用下的累积损伤及承载性能衰减的研究。

技术领域

本发明涉及岩石力学技术领域，尤其涉及一种冲击作用下锚固结构动力响应实验装置及方法。

背景技术

在煤矿巷道掘进开挖后，通常采用锚杆对巷道围岩进行支撑，以提供应力补偿，达到主动支护的作用；锚杆、围岩以及用于连接锚杆和围岩的锚固剂共同组成锚固结构，在巷道全服务周期中锚固结构会遭受多重应力干扰并产生累积损伤破坏。以冲击地压矿井巷道为例，在冲击能量事件中，对巷道及锚固结构造成毁灭性破坏的大能量事件占比极低，而极低能量事件不会对锚固结构造成损伤；当冲击能量在两个临界值之间时，每次冲击扰动都会对锚固结构造成损伤，使锚杆预紧力和锚固力逐渐衰退，损伤不断累积，最终在小能量冲击下便可失去承载性能。

目前，国内外学者对锚固结构的破坏实验，多集中于对锚杆的静态拉拔实验，或者对岩体的冲击实验；鲜有对整个预应力实体锚杆锚固结构在多重冲击下的累积损伤及承载性能进行研究的实验。

因此，如何对多重冲击作用下预应力实体锚杆锚固结构的承载性能衰减进行动力学实验，是现阶段该领域亟待解决的难题。

发明内容

本发明提供一种冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，能够对多重冲击作用下预应力实体锚杆锚固结构的承载性能衰减进行动力学实验，解决了现阶段该领域的难题。本发明还提供一种冲击作用下锚固结构动力响应实验方法，该方法应用于上述的冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，故能够对多重冲击作用下预应力实体锚杆锚固结构的承载性能衰减进行动力学实验。

本发明的第一方面提供一种冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，包括底板、支架、预紧立板和摆锤；

所述支架和所述预紧立板设置于所述底板，所述预紧立板上设有预紧孔；

所述摆锤与所述支架铰接，用于冲击锚固结构的锚固基体；

所述锚固基体固定于所述底板，所述锚固结构的锚杆穿过所述预紧孔、并套装有预紧螺母，且能够通过旋转所述预紧螺母调节所述锚杆与所述锚固基体之间的拉力。

根据本发明提供的冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，还包括设置于所述底板的前立板、后立板、第一侧立板和第二侧立板；

所述前立板、所述后立板、所述第一侧立板和所述第二侧立板围成与所述锚固基体相匹配的空腔结构；

所述前立板上设有能够使所述锚杆穿过的工作孔；

所述第一侧立板上设有冲击孔，所述摆锤穿过所述冲击孔冲击所述锚固基体。

根据本发明提供的冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，所述前立板与所述预紧立板之间设有连接杆。

根据本发明提供的冲击作用下锚固结构动力响应实验装置，还包括加载横梁、加载头柱、第一加载柱和第二加载柱；

所述加载横梁位于所述锚固基体的上方，所述加载横梁的两端分别设有第一通孔和第二通孔；

所述加载头柱位于所述加载横梁和所述锚固基体之间；

所述第一加载柱和所述第二加载柱分别设置于所述预紧立板和所述后立板的顶部；