[发明专利]地下洞室系统锚杆拱效应实验装置和方法

权利要求书

1.地下洞室系统锚杆拱效应实验装置，其特征在于：它包括四根支撑立柱（5）和横杆（7）构成的支架，支架的支撑立柱（5）顶端通过支撑连接件（4）固定安装有侧板（3），两块侧板（3）呈对称安装，拱形底板（8）通过连接件（6）固定安装在两块侧板（3）的底部，两块扇形侧板（2）固定安装在侧板（3）和拱形底板（8）的开口处，并构成拱形石料槽，锚杆（1）安装在拱形底板（8）上，所述拱形底板（8）采用可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的地下洞室系统锚杆拱效应实验装置，其特征在于：所述拱形底板（8）采用弧形结构，在拱形底板（8）上加工有多行、多列等间距布置的圆形孔洞（801）。

3.根据权利要求1所述的地下洞室系统锚杆拱效应实验装置，其特征在于：所述扇形侧板（2）包括外侧扇形边（201）和内侧扇形边（202），扇形边的半径能够根据试验要求进行加工。

4.根据权利要求1所述的地下洞室系统锚杆拱效应实验装置，其特征在于：所述支撑连接件（4）包括水平支撑板（402）和倾斜支撑板（401），水平支撑板（402）与倾斜支撑板（401）焊接而成，倾斜支撑板（401）与侧板（3）的外侧相配合，水平支撑板（402）与支撑立柱（5）的顶面相配合。

5.根据权利要求1所述的地下洞室系统锚杆拱效应实验装置，其特征在于：所述连接件（6）包括上连接板（601）和下连接板（604），上连接板（601）和下连接板（604）焊接，拱形底板（8）与下连接板（604）相配合，上连接板（601）上安装有双头螺栓（602），双头螺栓（602）的两端安装有固定螺母（603），上连接板（601）通过双头螺栓（602）和固定螺母（603）与侧板（3）固定相连。

6.根据权利要求1所述的地下洞室系统锚杆拱效应实验装置，其特征在于：所述锚杆（1）采用两端带有螺纹的金属棒制成，在外螺纹（103）上通过螺纹配合连接有螺母（102），垫片（101）通过螺母（102）固定在锚杆（1）的端部。

7.根据权利要求6所述的地下洞室系统锚杆拱效应实验装置，其特征在于：所述锚杆（1）的直径为0.5cm，单根长度为40cm，所述垫片（101）的直径为4cm，所述锚杆的数量为40根。

8.根据权利要求6所述的地下洞室系统锚杆拱效应实验装置，其特征在于：所述螺母（102）采用蝶形螺母，螺母（102）的直径小于圆形孔洞（801）的直径。

9.根据权利要求1-8任意一项的地下洞室系统锚杆拱效应实验装置进行试验的方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1）先将扇形侧板（2）、侧板（3）和拱形底板（8）进行组装连接，并将其构成的石料槽安装在支撑立柱（5）上，在石料槽内不设置锚杆的条件下，将粒径为40~60mm的石料（9）装进石料槽内，然后拆卸装有石料（9）的石料槽的拱形底板（8），观察石料完全塌落的情况；

2）再次安装好拱形底板（8），然后将锚杆（1）底端的外螺纹（103）上通过螺母（102）固定好垫片（101），并将组装完成之后的锚杆（1）安装在拱形底板（8）的圆形孔洞（801）上；

3）将粒径为40~60mm的石料（9）重新装入石料槽内，保证锚杆位置无过大变动；

4）当石料（9）装满石料槽后，在锚杆（1）顶端套装垫片，再用螺母将垫片压紧石料（9），进而对石料（9）提供足够的锚固力，所有的锚杆（1）的外螺纹上在旋钮锚杆顶部的蝶形螺母，在垫片的作用下对石料施加足够的锚固力，将所有的锚杆（1）都采用上述的紧固方式进行锚紧；

5）当所有的锚杆（1）都锚紧之后，拆卸石料槽的拱形底板（8），观察石料（9）在锚杆（1）锚固之后的情况，若石料（9）不完全掉落，而且呈连续拱形，则实验成功，系统锚杆的拱效应得到验证。