[发明专利]用于研究爆破振动对砂浆锚杆强度影响机制的装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于研究爆破振动对砂浆锚杆强度影响机制的装置及方法，该装置包含振动台，振动台上设置有实验试块固定槽，固定槽上设置有紧固装置，振动台的台面上放置实验框架，实验框架内侧壁上设有一层海绵，振动台上还有两块竖直设置的反力架，两块反力架位于实验框架的两侧且相对平行设置，每块反力架上固定安装有弹簧，弹簧水平设置，一端固定在对应的反力架上，另一端抵接于实验框架的外侧壁上，弹簧处于压缩状态；实验框架的上方设有拉拔仪，用于拉拔插设在实验试块中的锚杆，其中，实验试块在测试时安装在实验框架内。利用本发明的能够减少爆破应力波对隧道内砂浆锚杆支护的损伤，同时对于隧道支护设计优化提供理论支撑。

技术领域

本发明设计爆破工程领域，尤其涉及一种用于研究爆破对隧道砂浆锚杆强度影响机制的装置及方法。

背景技术

随着我国基础设施建设的快速发展，公路、铁路穿山越岭四通八达。钻爆法作为隧道施工常用开挖手段，有效率高、机动性强、使用性广等特点，但同时，爆破产生的有害效应在工程建设中也时常发生，爆破产生的能量一部分用于隧道岩体的粉碎，另一部分也以应力波的形式传递给隧道围岩以及隧道内支护结构，导致一定程度上初期支护结构上的破坏，影响隧道后续的支护功能及使用时间，砂浆锚杆作为隧道支护最常用的一种手段，其受到爆破作用后结构性能的变化应引起关注。

目前针对隧道内砂浆锚杆支护强度影响研究较多的是锚杆锚固的作用机理及其拉拔荷载传递机理研究，对爆破作用下，隧道砂浆锚杆支护强度的劣化机制缺少研究，同时，针对应力波穿过砂浆锚杆时的传播规律也鲜有研究。

基于此，针对爆破对隧道砂浆锚杆支护的影响研究，选取所研究的不同围岩类型，不同砂浆配比以及不同直径的锚杆，开展爆破作用对砂浆锚杆支护强度影响机制研究，揭示爆破作用下，应力波穿过砂浆锚杆时的传播规律以及爆破振动对砂浆锚杆抗拔力劣化的影响机理。研究成果对于减少爆破应力波对隧道内砂浆锚杆支护的损伤具有重大意义，同时对于隧道支护设计优化具理论支撑作用。

发明内容

本发明为解决其技术问题，提供一种用于研究爆破对隧道砂浆锚杆强度影响机制的装置及方法，其目的在于利用研究成果减少爆破应力波对隧道内砂浆锚杆支护的损伤，同时对于隧道支护设计优化提供理论支撑。

根据本发明的其中一方面，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于研究爆破对隧道砂浆锚杆强度影响机制的装置，包含振动台，振动台设置有实验试块固定槽，固定槽上设置有实验试块紧固装置，振动台的台面上放置有两块钢板拼合成的上、下端均开口的实验框架，实验框架内侧壁上设有一层海绵，振动台上还有两块竖直设置的反力架，两块反力架位于实验框架的两侧且相对平行设置，每块反力架上固定安装有弹簧，弹簧水平设置，一端固定在对应的反力架上，另一端抵接于实验框架的外侧壁上，弹簧处于压缩状态，两个弹簧分别抵接一个所述钢板；测试时，实验框架的上方具有拉拔仪，用于拉拔插设在实验试块中的锚杆，其中，实验试块在测试时安装在所述实验框架内，实验试块为岩石制成，岩石的中间处被挖空填充为喷射混凝土，锚杆的下部的埋设在喷射混凝土中，埋深等于喷射混凝土的厚度。

进一步地，在本发明的用于研究爆破对隧道砂浆锚杆强度影响机制的装置中，所述反力架为平面状的钢板。

进一步地，在本发明的用于研究爆破对隧道砂浆锚杆强度影响机制的装置中，两块钢板以及两个弹簧轴对称设置。

进一步地，在本发明的用于研究爆破对隧道砂浆锚杆强度影响机制的装置中，所述拉拔仪可以在水平平面内移动，以对准锚杆，并可以在竖直方向移动，以拉拔锚杆。

本发明为解决其技术问题，还提供了一种用于研究爆破对隧道砂浆锚杆强度影响机制的方法，包括以下步骤：

S1、试验试块的制作，试验试块包括不同性质的围岩、不同配比材料的砂浆以及不同直径的锚杆；