[发明专利]冲击力作用下锚杆力学特性研究装置及其使用方法

权利要求书

1.冲击力作用下锚杆力学特性研究装置，其特征为包括套管、锚杆、锚固剂、固定端和受冲击端，锚固剂将锚杆锚固在套管中，锚杆一端位于套管外，该端通过固定端与地面固定相连，受冲击端穿过固定端与套管相接触，

固定端包括固定块、螺母、垫片和固定座，固定块为长条状，其中部有孔，锚杆从孔中穿过，螺母与锚杆的螺纹相配套，螺母和垫片安装在锚杆上，将固定块的位置限定，固定块的两端位于受冲击端外，固定块的两端与固定座固定相连，固定座与SHPB试验平台固定相连，

受冲击端为圆筒状，其内径等于或小于套管内径，其外径等于或大于套管外径，其在与套管的接触端具有两条纵向开槽，开槽与固定块的宽度相等，

受冲击端还包括受冲击块，受冲击块为两阶圆柱台，外径较小的圆柱台插入受冲击端中，外径较大的圆柱台的外径等于或大于受冲击端外径，其与受冲击端未开槽的一端相接触。

2.根据权利要求1中所述的冲击力作用下锚杆力学特性研究装置，其特征为套管与受冲击端相接触的一端安装有冲击保护套，冲击保护套为圆筒状，其内径等于套管外径，其套装在套管外沿上，锚固剂与套管口之间具有一定距离。

3.根据权利要求1中所述的冲击力作用下锚杆力学特性研究装置，其特征为套管有内螺纹，锚固剂锚固在内螺纹上。

4.根据权利要求1或2或3中所述的冲击力作用下锚杆力学特性研究装置，其特征为锚杆上沿轴向设有间隔一定的若干切槽，应变片贴在切槽上。

5.根据权利要求4中所述的冲击力作用下锚杆力学特性研究装置，其特征为套管上沿轴向设有多个孔洞，应变片的连接导线从孔洞中穿过。

6.根据权利要求5中所述的冲击力作用下锚杆力学特性研究装置，其特征为应变片导线通过桥盒接到动态应变仪上，动态应变仪和示波器相连，示波器与计算机相连。

7.根据权利要求6中所述的冲击力作用下锚杆力学特性研究装置，其特征为该装置的使用方法如下：

a.将应变片贴在锚杆的切槽上，应变片为SG1、SG2 、SG3，采用锚固剂将锚杆锚固在套管中；

b.等锚固剂养护好后，将固定块沿锚杆放入，接着把螺母和垫片套在锚杆，采用数显扳手对锚杆施加预应力，预紧力计算公式为：M_t＝K×P×D×0.001，M_t为预紧力矩，K为拧紧力系数，P为预紧力，D为螺纹公称直径，可计算得到初始预应力，之后将冲击保护套套装在套管口，将受冲击端的开槽对准固定块放入，顶住冲击保护套；

c.将组装好的试验装置安装在霍普金森测试装置上，SHPB试验平台的固定装置与地面是固定相连的，再将固定块与SHPB试验平台的固定座固定相连，将锚杆上应变片导线通过桥盒接到动态应变仪上，之后打开动态应变仪和示波器，确保入射杆冲击时与套管保持共轴，检查和锚杆上的应变片连接是否正常，设置动态气压，准备进行动态冲击试验；

d.冲击完后，记录示波器上应变片上得到的信号，锚杆滑移量、螺母的松紧情况，之后打开套管，观察锚固剂的损伤情况，最后关闭所有仪器，清理套管中锚固剂，完成整个试验过程；

e.采用游标卡尺测量得到锚杆滑移量，采用数显扳手测量锚杆的剩余预应力；

f.确定锚杆中应力波传播波速Vp，由于SG1和SG2的距离△d1、SG2和SG3的距离△d2是已知的，根据示波器得到的三个应变片的应力波数据，得到SG1应力波信号和SG2应力波信号起点的时间差△t1，SG2应力波信号和SG3应力波信号起点的时间差△t2，根据公式Vp=△d/△t可以计算得到应力波在SG1和SG2之间、SG2和SG3之间的传播波速。