[发明专利]一种组合体模拟围岩的锚喷支护效果测试装置及方法

说明书

本发明提供了一种组合体模拟围岩的锚喷支护效果测试装置及方法，涉及喷射混凝土试验技术领域，该装置包括围岩支架、液压缸、模拟围岩组合体、锚杆和混凝土喷层；围岩支架上均匀排布固定有液压缸，模拟围岩组合体紧贴液压缸布置，锚杆设置在模拟围岩组合体内，混凝土喷层设置在模拟围岩组合体的锚杆外露端一侧的表面上；其中模拟围岩组合体包括多个围岩块，在混凝土喷层和模拟围岩组合体之间还设置有应变片，液压缸和模拟围岩组合体之间还设置有应力传感器；以及利用该装置测试不同混凝土喷层和锚杆组合的支护体的支护效果。本发明提供的装置及方法实现了通过室内试验进行锚喷支护的支护效果测试的功能，另外还具有操作简便、控制效果好等优点。

技术领域

本发明涉及喷射混凝土试验装置技术领域，尤其是一种组合体模拟围岩条件下的锚喷支护效果测试装置和锚喷效果测试方法。

背景技术

目前随着锚杆和喷射混凝土组合的支护方式应用越来越广泛，然而锚喷支护的支护效果检验及安全性能测试只能通过现场监测去确定，但是由于不同的现场环境存在差异，现场监测误差较大，不利于混凝土锚喷支护效果的规律进行研究。通过单轴压缩试验研究锚喷结构的支护效果只能进行单一数据的测试，或者缺乏相应的试验设备。为了研究锚喷支护过程中混凝土的支护效果，以及围岩压力增大后混凝土的变形破坏特征，需要设计一种模拟围岩并且能够测试锚喷支护结构的支护效果的实验室测试装置，以及具体的测试方法。

发明内容

为了实现通过室内试验测试锚喷支护结构的支护效果的目的，本发明提供了一种组合体模拟围岩的锚喷支护效果测试装置及方法，具体技术方案如下。

一种组合体模拟围岩的锚喷支护效果测试装置，其包括围岩支架、液压缸、模拟围岩组合体、锚杆和混凝土喷层；围岩支架上均匀排布固定有液压缸，模拟围岩组合体紧贴液压缸布置，锚杆设置在模拟围岩组合体内，混凝土喷层设置在模拟围岩组合体的锚杆外露端一侧的表面上；模拟围岩组合体包括多个围岩块，混凝土喷层和模拟围岩组合体之间还设置有应变片。

优选的是，围岩块呈三棱柱状，截面形状为三角形；围岩块使用石膏、水泥、石英砂和松香混合材料制成，围岩块利用围岩模具制作。

进一步优选的是，围岩模具上设置有多个模具槽，模具槽呈三棱柱状，模具槽的两侧设置有活动挡板；活动挡板两端设置有滑槽，滑槽上设置有滑块，滑块上设置有转轴，转轴和模具槽的侧壁相连。

进一步优选的是，模拟围岩组合体靠近液压缸一侧的围岩块截面面积大于靠近混凝土喷层一侧的围岩块截面面积。

还优选的是，围岩支架包括矩形围岩支架、直角半圆拱形围岩支架、梯形围岩支架、马蹄形围岩支架、圆形围岩支架和椭圆形围岩支架。

还优选的是，液压缸和模拟围岩组合体之间还设置有应力传感器；混凝土喷层的对侧设置有工业相机观测混凝土喷层的变形和破坏，模拟围岩组合体外露侧面的对侧也设置有工业相机。

还进一步优选的是，液压缸和模拟围岩组合体连接端还设置有压板，围岩支架使用型钢制作而成。

一种组合体模拟围岩的锚喷支护效果测试方法，利用上述的一种组合体模拟围岩的锚喷支护效果测试装置，步骤包括：

A.选择围岩支架，并安装液压缸，包括选择围岩支架的形状和尺寸；

B.根据模拟对象的实际工程尺寸和围岩的岩性，设计模拟围岩组合体的尺寸，以及围岩块的尺寸和材料配比，同时设计锚杆长度；

C.根据步骤B的设计，利用围岩模具制作围岩块；

D.将安装好的围岩支架水平放置在试验台平面上，将步骤C中制作好的围岩块贴紧液压缸摆放形成模拟围岩组合体，并加设锚杆；

E.在锚杆外露端一侧的模拟围岩组合体上喷射混凝土浆液，观测混凝土浆液渗入模拟围岩组合体内的深度；