[发明专利]一种锚杆及锚杆应力计工作状态模拟试验装置及方法

权利要求书

1. 一种锚杆及锚杆应力计工作状态模拟试验装置，其特征在于，包括呈直线依次间隔排列的固定混凝土块（1）、锚杆应力计混凝土块（2）、锚杆应力计及应变计混凝土块（3）、应变计混凝土块（4）、锚杆应力计剪切混凝土块（5）和锚杆应变剪切混凝土块（6）；所述固定混凝土块（1）、锚杆应力计混凝土块（2）、锚杆应力计及应变计混凝土块（3）、应变计混凝土块（4）、锚杆应力计剪切混凝土块（5）和锚杆应变剪切混凝土块（6）的中心位置沿模拟试验装置的长度方向设有由锚杆（10）和锚杆应力计（11）间隔组成而将各混凝土块串联在一起的锚杆轴，并在锚杆轴上安置应变计（12），所述固定混凝土块（1）为模拟试验装置的固定端；所述固定混凝土块（1）与锚杆应力计混凝土块（2）、锚杆应力计混凝土块（2）与锚杆应力计及应变计混凝土块（3）、锚杆应力计及应变计混凝土块（3）与应变计混凝土块（4）之间的预留缝内均设有用于模拟岩体拉载荷的压力枕（7），在应变计混凝土块（4）、锚杆应力计剪切混凝土块（5）和锚杆应变剪切混凝土块（6）的预留缝处设有用于模拟岩体剪载荷的顶升装置；在垂直于试验装置长度方向的所述锚杆应力计（11）截面上设置有应变测量装置。

2. 根据权利要求1所述的锚杆及锚杆应力计工作状态模拟试验装置，其特征在于，所述锚杆应力计混凝土块（2）、锚杆应力计及应变计混凝土块（3）、应变计混凝土块（4）、锚杆应力计剪切混凝土块（5）和锚杆应变剪切混凝土块（6）的底部均装有底板，该底板下设有滚动部件。

3. 根据权利要求1所述的锚杆及锚杆应力计工作状态模拟试验装置，其特征在于，所述锚杆应力计混凝土块（2）、锚杆应力计及应变计混凝土块（3）、应变计混凝土块（4）、锚杆应力计剪切混凝土块（5）和锚杆应变剪切混凝土块（6）内的锚杆轴上包裹有水泥砂浆（19）。

4. 根据权利要求3所述的锚杆及锚杆应力计工作状态模拟试验装置，其特征在于，所述锚杆轴上包裹的水泥砂浆（19）呈圆筒状。

5. 根据权利要求1所述的锚杆及锚杆应力计工作状态模拟试验装置，其特征在于，所述顶升装置为水平差位安置的千斤顶（16）。

6. 根据权利要求1所述的锚杆及锚杆应力计工作状态模拟试验装置，其特征在于，所述锚杆应力计混凝土块（2）内设有至少一个锚杆应力计（11），所述锚杆应力计及应变计混凝土块（3）内设有至少一个锚杆应力计（11）并安置至少一个应变计（12），所述应变计混凝土块（4）与锚杆应力计剪切混凝土块（5）的接缝处设有一个锚杆应力计（11）；所述应变计混凝土块（4）内设有至少一个应变计（12）。

7. 根据权利要求1~6之一所述的锚杆及锚杆应力计工作状态模拟试验装置，其特征在于，所述应变测量装置为多块水平对称设置在锚杆应力计（11）两侧的应变砖（17）。

8. 根据权利要求1~6之一所述的锚杆及锚杆应力计工作状态模拟试验装置，其特征在于，所述锚杆应力计（11）通过电缆与相应的锚杆应力计读数仪（14）相连，所述应变砖（17）和应变计（12）通过电缆与相应的应变计读数仪（15）相连。

9. 一种利用权利要求1-8之一所述的锚杆及锚杆应力计工作状态模拟试验装置进行模拟试验的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）试验准备时在固定混凝土块（1）、锚杆应力计混凝土块（2）、锚杆应力计及应变计混凝土块南侧（3）、应变计混凝土块（4）之间的三条预留缝之间均安置压力枕（7），在应变计混凝土块（4）、锚杆应力计剪切混凝土块（5）和锚杆混凝土块（6）之间的两条预留缝处设置顶升装置，并将锚杆应力计和应变计电缆与对应的锚杆应力计读数仪（14）和应变计读数仪（15）连接；

2）试验时，按照预先设计的工况、最大加载和加载分级对压力枕（7）和顶升装置进行分级加载，每一级加载分别读取锚杆应力计、应变计和应变砖读数直至最大加载级数，完成升载试验，分级加载完成之后，按与升载试验一样进行减载试验，直至加载值为零，即完成单次试验工作；

3）试验工作完成后先进行数据处理，将各锚杆应力计读数仪（14）和应变计读数仪（15）的读数换算成监测物理量，并模拟得出载荷与应力的关系。