[发明专利]一种组合拱机理验证试验装置及方法

说明书

本发明提供了一种组合拱机理验证试验装置及方法，涉及岩土试验测试技术领域，包括顶层金属网、下拱面、试验锚杆、柱腿和围板，柱腿设置在地面上支撑下拱面，下拱面上方沿边缘布置有围板，围板上方设置有顶层金属网，其中顶层金属网呈拱形，顶层金属网上等间距的排列设置有圆孔，下拱面为对称布置的两块曲面钢板，曲面钢板之间通过销钉连接固定，围板是通过焊接固定的钢板围成，柱腿是由角钢制成，试验锚杆穿过顶层金属网和下拱面并固定；利用该装置进行试验时，将碎石材料充填至下拱面和顶层金属网之间，再设置试验锚杆，随后拆除顶层金属网和下拱面，观测组合拱的稳定性。该装置及方法方便来组合拱机理的研究，另外还具有直观、操作性好等优点。

技术领域

本发明涉及岩土试验测试技术领域，尤其是一种组合拱机理验证试验装置，以及利用该装置进行试验的方法。

背景技术

组合拱理论是由兰氏(T A Lang)和彭德(Pender)通过光弹试验提出来的，组合拱原理认为,在拱形巷道围岩的破裂区中,安装预应力锚杆时,在杆体两端将形成圆锥形分布的压应力,如果沿巷道周边布置的锚杆间距足够小，各个锚杆的压应力锥体相互交错,这样使巷道周围的岩层形成一种连续的组合带(拱)。

为了更好的研究组合拱理论，形象直观的展示组合拱理论的原理及效果，分析不同条件下组合拱理论的实际情况。

发明内容

为了方便组合拱机理的研究，提供形象直观的组合拱原理及效果展示，本发明提供来一种组合拱机理验证试验装置及方法，具体技术方案如下。

一种组合拱机理验证试验装置，包括顶层金属网、下拱面、试验锚杆、柱腿和围板，所述柱腿设置在地面上支撑下拱面，下拱面上方沿边缘布置有围板，围板上方设置有顶层金属网；所述顶层金属网呈拱形，顶层金属网上等间距的排列设置有圆孔；所述下拱面为重叠布置的两块曲面钢板，曲面钢板之间通过销钉连接固定；所述两块曲面钢板上分别设置有相对朝向的开槽；所述围板是通过焊接固定的钢板围成，所述柱腿是由角钢制成，所述试验锚杆穿过顶层金属网和下拱面并通过托盘固定。

优选的是，顶层金属网通过在边缘设置螺钉固定在围板上方，顶层金属网上的圆孔直径大于试验锚杆的直径小于锚杆托盘的直径。

优选的是，围板的中部为透明亚克力板；所述顶层金属网和下拱面的弧度相等。

一种组合拱机理验证试验方法，利用上述的组合拱机理验证试验装置，步骤包括：

步骤一.将下拱面固定，并将试验锚杆通过螺母固定在下拱面上；

步骤二.向下拱面和围板共同围成的空间内填满碎石子或碎石块，将空间内的填充压实；

步骤三.通过顶层金属网逐层压实后，去掉顶层金属网；

步骤四.空间上部通过托盘和螺母固定试验锚杆，拆除下拱面上的销钉，从两侧分别拆除下拱面的曲面钢板；

步骤五.观测并计量掉落碎石子或碎石块情况。

还优选的是，步骤一中，调整试验锚杆之间的间距，研究不同锚杆密度条件下组合拱的稳定性。

还优选的是，步骤二中，使用不同粒径的碎石子或碎石块，研究不同粒径条件下组合拱的稳定性。

还优选的是，步骤五中，观测后在空间的上表面放置重物，研究不同组合拱的最大承重能力。

本发明的有益效果是，利用组合拱机理验证试验装置进行模拟试验，从而方便了组合拱机理的研究，通过设置试验锚杆从而研究锚杆对组合拱稳定性的影响，另外还可以使用不同粒径的碎石子和碎石块，从而研究不同的粒径对组合拱稳定性的影响；试验装置的下拱面使用双层钢板，从而可以更好的压实碎石，另外可以方便成拱后拆卸；围板使用透明亚克力板可以更好的观测成拱的情况，使组合拱理论更加形象、直观。

附图说明