[发明专利]深部巷道高阻可伸长锚杆支护的物理模拟实验系统及方法

权利要求书

1.一种深部巷道高阻可伸长锚杆支护的物理模拟实验系统，其特征在于：包括模拟实验台、压力加载装置、高阻可伸长锚杆、巷道模型、围岩位移传感器、锚杆测力计、杆尾套管位移传感器、数码显示屏、数据发射装置、数据接收装置、显示器、数据处理装置；所述的模拟实验台内设有巷道模型，模拟实验台内与巷道模型外侧之间等间距设有压力加载装置，巷道模型由锚固区外岩体、锚固区岩体及巷道孔洞组成，锚固区岩体与巷道孔洞之间等间距布置高阻可伸长锚杆，高阻可伸长锚杆上设有锚杆测力计和杆尾套管位移传感器，围岩位移传感器、锚杆测力计以及杆尾套管位移传感器的输出与数码显示屏及数据发射装置装置相连，数据接收装置与数据处理装置相连，数据处理装置与显示器相连。

2.根据权利要求1所述的深部巷道高阻可伸长锚杆支护的物理模拟实验系统，其特征在于：所述的模拟实验台由承载底板、承载盖板、承载左侧板、承载右侧板和前、后侧板组成一个长方体结构，其内部为长方体空腔，承载底板分别与承载左侧板、承载右侧板焊接连接；承载盖板、侧板与承载左侧板、承载右侧的连接均采用螺栓连接，侧板在中央设有巷道轮廓的孔洞。

3.根据权利要求1所述的深部巷道高阻可伸长锚杆支护的物理模拟实验系统，其特征在于：所述的压力加载装置与巷道模型外侧之间设有加载板。

4.根据权利要求2所述的深部巷道高阻可伸长锚杆支护的物理模拟实验系统，其特征在于：所述的承载盖板、承载左侧板、承载右侧板均由方形钢板及纵向、横向肋板正交焊接而成。

5.根据权利要求2所述的深部巷道高阻可伸长锚杆支护的物理模拟实验系统，其特征在于：所述的承载底板由两块平行钢板及其之间的正交肋板焊接形成。

6.根据权利要求2所述的深部巷道高阻可伸长锚杆支护的物理模拟实验系统，其特征在于：所述的前、后侧板为高强钢化玻璃板。

7.根据权利要求1或3所述的深部巷道高阻可伸长锚杆支护的物理模拟实验系统，其特征在于：所述的压力加载装置为液压缸。

8.根据权利要求1所述的深部巷道高阻可伸长锚杆支护的物理模拟实验系统，其特征在于：所述的高阻可伸长锚杆包括螺母、方形钢垫板、强力磁铁、杆尾套管、钢纤维增摩层、杆体；所述的杆尾套管由一段薄壁外螺纹钢管制成，并在内壁嵌一层所述钢纤维增摩层；所述的杆体采用钢筋制成，并在一端固定强力磁铁，再插入所述杆尾套管。

9.根据权利要求1所述的深部巷道高阻可伸长锚杆支护的物理模拟实验系统，其特征在于：所述的锚固区外岩体、锚固区岩体分别采用有机硅橡胶弹性体材及高弹性透明胶体制作。

10.一种深部巷道高阻可伸长锚杆支护的物理模拟实验方法，包括如下步骤：

（1）依据模型尺寸设计要求，分别采用有机硅橡胶弹性体材及高弹性透明胶体制作锚固区外岩体、锚固区岩体形成巷道模型，并在巷道的内壁预留锚杆孔；

（2）按照所述高阻可伸长锚杆的结构组成，完成锚杆模型的制作，并装入锚杆孔内；杆体的端头与孔底周围采用环氧树脂粘结牢固，随后拧紧杆尾套管上的螺母施加预应力；

（3）安装围岩位移传感器、锚杆测力计、杆尾套管位移传感器，并连接至数码显示屏；

（4）将前、后钢化玻璃侧板、承载盖板分别安装到模拟实验台各自相应的位置，并采用螺栓紧固好；

（5）打开显示屏、显示器、液压缸的电源开关；

（6）按照模拟实验设计的加载方案，对巷道模型在水平和垂直方向进行加载；

（7）观察加载过程中锚固区岩体内的高阻可变形锚杆的位移变化及巷道围岩的变形情况，分析锚杆对围岩大变形的控制作用过程及支护机理；

（8）根据锚杆受力数据、锚杆伸长数据及数据曲线，掌握高阻可变形锚杆的实际工作性能及状态；

（9）完成各项分析任务后，卸除外部荷载，此时，巷道模型及高阻可变形锚杆又恢复为原状。