锚固体试样动静载性能测试装置及方法与流程

1.本发明涉及锚杆支护技术领域，尤其涉及一种锚固体试样动静载性能测试装置及方法。


背景技术：

2.锚杆支护是一种在煤矿开采等地下施工中常用的加固支护方式，用来保证地下开采空间的稳定性和施工安全。具体而言，是采用金属、聚合物或其他材料制成的锚杆，打入岩体预先钻好的孔中，利用锚固剂的黏结作用将锚杆与岩体锚固在一起，从而形成锚固体这一支护结构。在实际的煤矿开采过程中，地下矿井巷道四周的围岩往往会变得松软破碎，并对锚固体产生径向应力，即围压。
3.一方面，目前对锚固体性能的理论分析研究、或实验室模拟往往只关注锚杆本身，忽略了岩体和围压的作用，导致实验结果与实际工况存在较大差异。
4.另一方面，由于实验室模拟是目前相对可靠且安全的研究手段，但传统的实验装置主要是万能试验机或锚杆拉拔仪等，只能对锚固体进行静载条件下的性能测试，而能够进行动载或动静载组合条件下的锚固体性能测试的实验装置目前相对较少。


技术实现要素：

5.本发明提供一种锚固体试样动静载性能测试装置，用以解决现有技术中锚固体性能的实验研究结果与实际工况差异较大、可进行动载以及动静载组合的性能测试装置较少的缺陷，还原了锚固体在地下矿井的真实应力环境，实现了对锚固体进行静载、动载或动静载组合等多种模拟加载实验，使得测试锚固体性能的实验数据更符合实际工况、更加准确。
6.本发明提供一种锚固体试样动静载性能测试装置，包括：支撑机构、围压机构以及加载机构；所述支撑机构包括支撑立柱和固定在所述支撑立柱顶端的支撑板，锚固体试样包括锚杆、煤岩体以及锚固剂，所述锚杆插设并通过所述锚固剂固定于所述煤岩体中、且所述锚杆部分伸出所述煤岩体，所述锚杆远离所述煤岩体的端部穿设且固定连接在所述支撑板；所述煤岩体设置在所述围压机构中，所述锚杆伸出所述煤岩体的部分穿设于所述围压机构，所述围压机构适于为所述锚固体试样提供围压；在所述围压机构为所述锚固体试样提供了围压后，所述加载机构适于沿所述锚杆的轴向对所述锚固体试样进行静载、动载或动静载组合的加载。
7.根据本发明提供的一种锚固体试样动静载性能测试装置，所述围压机构包括上盖板、下盖板、中间壳体以及围压囊筒，所述围压囊筒呈环状设置，所述围压囊筒套设在所述锚固体试样的所述煤岩体，所述中间壳体围设在所述围压囊筒，所述围压囊筒的内壁与外壁之间形成有用于加注围压介质的中空介质腔；所述上盖板固定在所述中间壳体的顶端，所述下盖板固定在所述中间壳体的底端，所述上盖板的中心开设有通孔，所述锚杆伸出所述煤岩体的部分穿设所述通孔。
8.根据本发明提供的一种锚固体试样动静载性能测试装置，所述中空介质腔内设置
有若干环状隔离板，若干所述环状隔离板沿所述围压囊筒的轴向间隔分布。
9.根据本发明提供的一种锚固体试样动静载性能测试装置，所述围压囊筒的外周沿径向分别开设有注压口、溢流口以及泄压口，所述注压口、所述溢流口以及所述泄压口均与所述中空介质腔相连通；所述溢流口的出口设置有第一压力传感器。
10.根据本发明提供的一种锚固体试样动静载性能测试装置，所述中间壳体包括两个半圆形外壳，任一所述半圆形外壳的两个端部均沿径向延伸设置有连接板，两所述半圆形外壳的所述连接板之间通过螺栓连接；任一所述半圆形外壳均沿径向开设有与所述中空介质腔相连通的预留孔。
11.根据本发明提供的一种锚固体试样动静载性能测试装置，所述加载机构包括中空液压缸，所述中空液压缸的固定端安装在所述支撑板的底部，所述锚杆沿所述中空液压缸的活塞杆长度方向穿设所述中空液压缸，所述中空液压缸的活塞杆适于对所述锚固体试样施加沿所述锚杆轴向的静载荷。
12.根据本发明提供的一种锚固体试样动静载性能测试装置，所述加载机构还包括冲击头、承载板以及动载传递轴，所述动载传递轴穿设所述支撑板，所述动载传递轴的一端固定在所述承载板的底部，所述动载传递轴的另一端固定在所述围压机构的所述上盖板顶部，所述冲击头固定在所述承载板的顶部，所述冲击头的顶部适于沿所述锚杆的轴向加载外部动载荷。
13.根据本发明提供的一种锚固体试样动静载性能测试装置，所述支撑板的顶部设置有第二压力传感器、托盘以及调心球垫，所述锚杆依次穿设所述第二压力传感器、所述托盘以及所述调心球垫，所述第二传感器安装在所述支撑板与所述托盘之间，所述调心球垫设置在所述托盘并通过减磨垫片和螺母与所述锚杆固定连接；所述支撑板的底部设置有激光测距仪。
14.根据本发明提供的一种锚固体试样动静载性能测试装置，还包括缓冲垫板和升降平台，所述缓冲垫板与所述围压机构的底部间隔设置，所述升降平台可升降地设置在所述缓冲垫板与所述围压机构之间。
15.本发明还提供一种锚固体试样动静载性能测试方法，包括：
16.步骤一、制备所述锚固体试样；
17.步骤二、将所述锚固体试样安装在所述围压机构中，通过所述围压机构对所述锚固体试样加载围压；
18.步骤三、将所述锚固体试样固定在所述支撑机构的所述支撑板，同时安装所述加载机构；
19.步骤四、通过所述加载机构对所述锚固体试样进行静载、动载或动静载组合的加载；
20.步骤五、加载直到所述锚固体试样失效，导出、分析实验数据，研究围压、围岩性质、动静载各因素及组合条件下的锚固体力学性能。
21.本发明提供的一种锚固体试样动静载性能测试装置及方法，通过围压机构对锚固体试样提供围压，再通过加载机构对锚固体试样进行静载、动载或动静载组合的加载，不仅考虑了锚杆在真实工况下受到的岩体和围压作用、还原了锚固体在地下矿井的真实应力环境，而且能够对锚固体进行静载、动载或动静载组合等多种模拟加载实验，使得测试锚固体
性能的实验数据更符合实际工况、更加准确，对复杂工况的地下矿井的施工以及锚杆支护设计具有重要参考意义。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是本发明提供的锚固体动静载测试装置的整体结构示意图；
24.图2是图1的局部放大视图；
25.图3是图1的a-a向截面视图；
26.图4是锚固体的结构示意图；
27.图5是围压机构的刚性组成部分的结构示意图；
28.图6是装有锚固体试样的围压机构的结构示意图；
29.图7是图6的b-b向截面视图；
30.图8是本发明第一实施例的围压囊筒的结构示意图；
31.图9是本发明第二实施例的围压囊筒的结构示意图；
32.图10是本发明提供的锚固体动静载测试方法的流程框图。
33.附图标记：
34.1、支撑机构；11、支撑立柱；12、支撑板；2、围压机构；21、上盖板；22、下盖板；23、中间壳体；231、半圆形外壳；2311、连接板；2312、预留孔；24、围压囊筒；241、中空介质腔；242、注压口；243、溢流口；244、泄压口；25、环状隔离板；3、加载机构；31、中空液压缸；32、冲击头；33、承载板；34、动载传递轴；4、锚固体试样；41、锚杆；42、煤岩体；43、锚固剂；5、第一压力传感器；6、第二压力传感器；7、激光测距仪；8、缓冲垫板；9、升降平台。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.下面结合图1-图9描述本发明的锚固体试样动静载性能测试装置。
37.参见图1-图3，本发明提供一种锚固体试样动静载性能测试装置，包括支撑机构1、围压机构2以及加载机构3。
38.具体而言，支撑机构1包括支撑立柱11和固定在支撑立柱11顶端的支撑板12，而锚固体试样4包括锚杆41、煤岩体42以及锚固剂43，锚杆41插设并通过锚固剂43固定于煤岩体42中，锚杆41部分伸出煤岩体42，锚杆41远离煤岩体42的端部穿设且固定连接在支撑板12。煤岩体42设置在围压机构2中，锚杆41伸出煤岩体42的部分穿设于围压机构2，围压机构2适于为锚固体试样4提供围压；在围压机构2为锚固体试样4提供了围压后，加载机构3适于沿锚杆41的轴向对锚固体试样4进行静载、动载或动静载组合的加载。
39.本发明的锚固体试样动静载性能测试装置，将锚杆41与煤岩体42固定从而形成锚固体试样4，将锚杆41固定在支撑机构1上，同时将煤岩体42设置在围压机构2中；通过围压机构2对锚固体试样4提供围压，再通过加载机构3对锚固体试样4进行静载、动载或动静载组合的加载，不仅考虑了锚杆41在真实工况下受到的岩体和围压作用、还原了锚固体在地下矿井的真实应力环境，而且能够对锚固体进行静载、动载或动静载组合等多种模拟加载实验，使得测试锚固体性能的实验数据更符合实际工况、更加准确，对复杂工况的地下矿井的施工以及锚杆支护设计具有重要参考意义。
40.参见图4-图7，围压机构2包括上盖板21、下盖板22、中间壳体23以及围压囊筒24。围压囊筒24呈环状设置，围压囊筒24套设在锚固体试样4的煤岩体42，中间壳体23围设在围压囊筒24，围压囊筒24的内壁与外壁之间形成有用于加注围压介质的中空介质腔241。
41.在实际应用中，围压囊筒24可以采用耐压的橡胶材质制成，围压囊筒24的外壁和内壁均具有一定的厚度，从而形成柔性的环形筒状结构。围压囊筒24的内径略大于锚固体试样4的煤岩体42的直径，围压囊筒24的外径略小于中间壳体23的内径，围压囊筒24的高度和煤岩体42的高度相同，从而保证了能够沿煤岩体42的周向将煤岩体42包裹在围压囊筒24之中。
42.参见图4-图7，围压机构2的上盖板21固定在中间壳体23的顶端，下盖板22固定在中间壳体23的底端，上盖板21的中心开设有通孔，锚杆41伸出煤岩体42的部分穿设该通孔。中间壳体23包括两个半圆形外壳231，任一半圆形外壳231的两个端部均沿径向延伸设置有连接板2311，两半圆形外壳231的连接板2311之间通过螺栓连接。
43.需要说明的是，煤岩体42是由真实的岩石或煤制备而成，岩石或煤的原料可以来自需要测试的矿井。煤岩体42的外形为圆柱体；在煤岩体42的轴向中心开设一钻孔，先将锚固剂43装入钻孔，并将锚杆41插设在该钻孔中，采用锚固机具推进和带动锚杆41旋转充分搅拌锚固剂43后，使得锚杆41通过锚固剂43与煤岩体42固定连接，进而制备出锚固体试样4。通过在上盖板21开设通孔，使得锚杆41能够穿过通孔并与支撑机构1的支撑板12固定连接，从而将被围压机构2所包裹的煤岩体42一并固定在支撑机构1上。
44.在实际应用中，两个半圆形外壳231均具有一定的厚度，并且具有高刚度、抗变形能力强；半圆形外壳231端部的连接板2311优选为长方形，并且每个连接板2311均沿长度方向等距离地间隔设置有三个螺纹孔。上盖板21和下盖板22均为具有一定厚度的高刚度圆形板，并且上盖板21和下盖板22均与中间壳体23通过螺栓连接。如此设置，不仅能够通过连接板2311上的螺纹孔将两个半圆形腔体通过高强度螺栓锁紧，而且能够在实验后通过拆卸螺母将锚固体试样4从围压机构2中移出。
45.可以理解的是，上盖板21、下盖板22以及中间壳体23共同组成了一个高强度的刚性容器。由于围压囊筒24位于中间壳体23和锚固体试样4的煤岩体42之间，在向围压囊筒24内注入围压介质的过程中，围压囊筒24逐渐膨胀并包裹住煤岩体42；同时，该高强度的刚性容器提供了径向和轴向的约束，使围压囊筒24内部围压介质的压力升高，从而为锚固体试样4提供所需的围压。
46.参见图8，围压囊筒24的外周沿径向分别开设有注压口242、溢流口243以及泄压口244，注压口242、溢流口243以及泄压口244均与中空介质腔241相连通。
47.在实际应用中，围压介质可以是空气、氮气、氦气等气体，也可以是水、各种油液等
液体。围压介质通过注压口242进入围压囊筒24，泄压口244用于实验完成后卸载压力、将围压介质排出围压囊筒24，溢流口243主要用于当围压介质为液体时，在注入液体过程中先将囊筒中的气体排出，从而使液体充满整个囊筒。
48.可以理解的是，注压口242的入口处、溢流口243的出口处以及泄压口244的出口处均设置有阀门(图中未示出)，通过调节阀门的开度控制围压介质的流量。
49.参见图8，为了保证围压介质注入过程的稳定、以及围压介质能够充满围压囊筒24，注压口242和溢流口243的高度平齐且均高于泄压口244的高度。在一些具体的实施例中，注压口242和溢流口243的位置靠近围压机构2的上盖板21，泄压口244的位置靠近围压机构2的下盖板22。
50.在实际操作过程中，当围压介质采用气体时，首先打开注压口242的阀门、关闭溢流口243和泄压口244的阀门，然后从注压口242向围压囊筒24内充入气体，直至压力达到试验要求，随后关闭注压口242的阀门；当围压介质采用液体时，首先打开注压口242和溢流口243的阀门、关闭泄压口244的阀门，然后从注压口242向围压囊筒24内充入液体，待溢流口243流出液体，说明围压囊筒24内被液体充满、空气被完全排出，接着关闭溢流口243的阀门，继续注液增压直至压力达到试验要求，最后关闭注压口242的阀门。
51.参见图9，中空介质腔241内设置有若干环状隔离板25，若干环状隔离板25沿围压囊筒24的轴向间隔分布。可以理解的是，围压囊筒24可以是单层的一体式结构，也可以是多层的分隔式结构，从而在不同的层位加载不同压力等级的围压介质。
52.参见图8和图9，在本发明的第一实施例中，围压囊筒24为单层结构；在本发明的第二实施例中，中空介质腔241内设置有一块环状隔离板25，该环状隔离板25位于围压囊筒24长度方向的正中间，将中空介质腔241分为等体积的上下两层。
53.可以理解的是，当围压囊筒24为双层或多层结构时，每一层都对应设置有注压口242、溢流口243以及泄压口244。
54.参见图5，任一半圆形外壳231均沿径向开设有与中空介质腔241相连通的预留孔2312。可以理解的是，由于半圆形外壳231将围压囊筒24包裹在了其中，为了注入或排出围压介质，半圆形外壳231上也需要分别开设与注压口242、泄压口244以及溢流口243相对应的预留孔2312，每个口的阀门也相应地设置在预留孔2312的外侧。
55.参见图6，溢流口243的出口设置有第一压力传感器5。通过第一压力传感器5，能够测得围压囊筒24内的围压介质压力，从而判断介质压力是否达到了试验要求。
56.参见图1，加载机构3包括中空液压缸31，中空液压缸31的固定端安装在支撑板12的底部，锚杆41沿中空液压缸31的活塞杆长度方向穿设中空液压缸31，中空液压缸31的活塞杆适于对锚固体试样4施加沿锚杆41轴向的静载荷。可以理解的是，中空液压缸31沿活塞杆的长度方向中心开设有通孔，可供锚杆41直接穿过。
57.在实际应用中，通过将中空液压缸31的活塞杆执行端抵接在围压机构2的上盖板21顶部；由于锚杆41的一端固定在支撑机构1的支撑板12，当中空液压缸31工作、活塞杆伸长时，活塞杆执行端对围压机构2施加了拉伸力，相当于对锚杆41施加了轴向的拉伸载荷，即对锚固体施加静载荷作用。
58.参见图1和图3，加载机构3还包括冲击头32、承载板33以及动载传递轴34，动载传递轴34穿设支撑板12，动载传递轴34的一端固定在承载板33的底部，动载传递轴34的另一
端固定在围压机构2的上盖板21顶部，冲击头32固定在承载板33的顶部，冲击头32的顶部适于沿锚杆41的轴向加载外部动载荷。
59.在实际应用中，支撑板12沿厚度方向分别开设有四个通孔，四个通孔以支撑板12的中点为中心、均匀分布在锚杆41的四周，动载传递轴34有四根，四根动载传递轴34分别对应穿过四个通孔。每根动载传递轴34的两端均设置有外螺纹，承载板33底部和上盖板21的顶部均开设有内螺纹，动载传递轴34分别与承载板33和上盖板21通过螺纹固定连接，从而通过动载传递轴34将施加在承载板33的动载冲击传递给围压机构2中的锚固体试样4。
60.需要说明的是，动载冲击是作用在锚固体试样4上的一个外来扰动，主要是用来模拟矿井开采过程中的采场扰动、冲击地压或岩爆等工况，该动载冲击可通过落锤、振动台、冲击锤等设备施加。
61.参见图2，支撑板12的顶部设置有第二压力传感器6、托盘以及调心球垫，锚杆41依次穿设第二压力传感器6、托盘以及调心球垫，第二传感器安装在支撑板12与托盘之间，调心球垫设置在托盘并通过减磨垫片和螺母与锚杆41固定连接。
62.在实际应用中，通过托盘、调心球垫、减磨垫片以及螺母等支护配件，将锚杆41固定连接在支撑板12上，同时通过第二压力传感器6，能够实时监测静载、动载或动静载实验过程中锚固体试样4的轴力变化情况。
63.参见图1，支撑板12的底部设置有激光测距仪7。通过激光测距仪7将激光投射在围压机构2的上盖板21，从而能够实时监测中空液压缸31的活塞杆伸长量，即监测试验过程中锚杆41的轴向位移。
64.参见图1，本发明的锚固体试样动静载性能测试装置还包括缓冲垫板8和升降平台9。缓冲垫板8与围压机构2的底部间隔设置，升降平台9可升降地设置在缓冲垫板8与围压机构2之间。
65.在实际应用中，当锚固体试样4在静载、动载或动静载组合作用下失效后，围压机构2掉落在地面上，此时缓冲垫板8起到了缓冲作用，避免损坏地面或围压机构2。其中，失效形式可能是锚杆41的杆体断裂，可能是锚杆41与煤岩体42的锚固界面产生破坏、锚杆41从锚固剂43中脱落，也可能是锚杆41与锚固剂43形成的复合体从煤岩体42中脱落。
66.在实际应用中，升降平台9用于抬升装有锚固体试样4的围压机构2。具体而言，进行实验前，将升降平台9放置在缓冲垫板8上，将围压机构2升起至其上盖板21与中空液压缸31的活塞杆抵接，然后安装托盘、调心球垫、减摩垫圈以及螺母等支护配件，从而将锚杆41固定在支撑板12，最后将升降平台9撤出。
67.综上所述，通过采用上述技术方案，本发明的锚固体试样动静载性能测试装置在对锚固体进行围压加载的过程中，可以是选用单层的一体式围压囊筒24，从而沿锚固体的轴向加载大小相同的围压，也可以选用多层的分隔式围压囊筒24，沿锚固体轴向在不同的层位加载多个不同的围压，围压介质可以是气体或液体。
68.另一方面，仅进行静载实验时，通过中空液压缸31给锚固体施加静态轴向拉伸载荷，直至锚固体失效，测试在静载荷作用下锚固体的力学性能；仅进行动载实验时，通过冲击头32、承载板33以及动载传递轴34给锚固体施加瞬时冲击，可进行低冲击能量反复冲击、或高冲击能量单次冲击，直至锚固体失效，进而测得不同动载冲击作用下锚固体的力学性能；进行锚固体动静载组合实验时，首先通过中空液压缸31给锚固体施加一定的静载，然后
在此基础上给锚固体施加不同冲击动载，包括低冲击能量反复冲击、或高冲击能量单次冲击，测试动静载组合作用下锚固体的力学性能。
69.本发明的锚固体试样动静载性能测试装置，不仅考虑了制备锚固体试样4的围岩性质的情况下(包括围岩强度、节理裂隙、含水率等)，通过注入围压介质还原了锚固体试样4在真实工况下的不同应力环境，并且能够进行锚固体试样4的静载拉伸、动载冲击以及动静载组合条件下的性能测试实验，使得测试锚固体性能的实验数据更符合实际工况、更加准确，对复杂工况的地下矿井的施工以及锚杆支护设计具有重要参考意义。
70.参见图10，本发明还提供一种锚固体试样动静载性能测试方法，包括：
71.步骤一、制备锚固体试样4；
72.步骤二、将锚固体试样4安装在围压机构2中，通过围压机构2对锚固体加载围压；
73.步骤三、将锚固体试样4固定在支撑机构1的支撑板12，同时安装加载机构3；
74.步骤四、通过加载机构3对锚固体试样4进行静载、动载或动静载组合的加载；
75.步骤五、加载直到锚固体试样4失效，导出、分析实验数据，研究围压、围岩性质、动静载各因素及组合条件下的锚固体力学性能。
76.其中，步骤五中围岩性质是指锚固体试样4中煤岩体42的性质，包括强度、节理裂隙是否发育、含水率等。
77.本发明的锚固体试样动静载性能测试方法具有上述锚固体试样动静载性能测试装置的全部优点，在此不再赘述。
78.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种锚固体试样动静载性能测试装置，其特征在于，包括：支撑机构(1)、围压机构(2)以及加载机构(3)；所述支撑机构(1)包括支撑立柱(11)和固定在所述支撑立柱(11)顶端的支撑板(12)，锚固体试样(4)包括锚杆(41)、煤岩体(42)以及锚固剂(43)，所述锚杆(41)插设并通过所述锚固剂(43)固定于所述煤岩体(42)中、且所述锚杆(41)部分伸出所述煤岩体(42)，所述锚杆(41)远离所述煤岩体(42)的端部穿设且固定连接在所述支撑板(12)；所述煤岩体(42)设置在所述围压机构(2)中，所述锚杆(41)伸出所述煤岩体(42)的部分穿设于所述围压机构(2)，所述围压机构(2)适于为所述锚固体试样(4)提供围压；在所述围压机构(2)为所述锚固体试样(4)提供了围压后，所述加载机构(3)适于沿所述锚杆(41)的轴向对所述锚固体试样(4)进行静载、动载或动静载组合的加载。2.根据权利要求1所述的锚固体试样动静载性能测试装置，其特征在于，所述围压机构(2)包括上盖板(21)、下盖板(22)、中间壳体(23)以及围压囊筒(24)，所述围压囊筒(24)呈环状设置，所述围压囊筒(24)套设在所述锚固体试样(4)的所述煤岩体(42)，所述中间壳体(23)围设在所述围压囊筒(24)，所述围压囊筒(24)的内壁与外壁之间形成有用于加注围压介质的中空介质腔(241)；所述上盖板(21)固定在所述中间壳体(23)的顶端，所述下盖板(22)固定在所述中间壳体(23)的底端，所述上盖板(21)的中心开设有通孔，所述锚杆(41)伸出所述煤岩体(42)的部分穿设所述通孔。3.根据权利要求2所述的锚固体试样动静载性能测试装置，其特征在于，所述中空介质腔(241)内设置有若干环状隔离板(25)，若干所述环状隔离板(25)沿所述围压囊筒(24)的轴向间隔分布。4.根据权利要求2或3所述的锚固体试样动静载性能测试装置，其特征在于，所述围压囊筒(24)的外周沿径向分别开设有注压口(242)、溢流口(243)以及泄压口(244)，所述注压口(242)、所述溢流口(243)以及所述泄压口(244)均与所述中空介质腔(241)相连通；所述溢流口(243)的出口设置有第一压力传感器(5)。5.根据权利要求4所述的锚固体试样动静载性能测试装置，其特征在于，所述中间壳体(23)包括两个半圆形外壳(231)，任一所述半圆形外壳(231)的两个端部均沿径向延伸设置有连接板(2311)，两所述半圆形外壳(231)的所述连接板(2311)之间通过螺栓连接；任一所述半圆形外壳(231)均沿径向开设有与所述中空介质腔(241)相连通的预留孔(2312)。6.根据权利要求2所述的锚固体试样动静载性能测试装置，其特征在于，所述加载机构(3)包括中空液压缸(31)，所述中空液压缸(31)的固定端安装在所述支撑板(12)的底部，所述锚杆(41)沿所述中空液压缸(31)的活塞杆长度方向穿设所述中空液压缸(31)，所述中空液压缸(31)的活塞杆适于对所述锚固体试样(4)施加沿所述锚杆(41)轴向的静载荷。7.根据权利要求6所述的锚固体试样动静载性能测试装置，其特征在于，所述加载机构(3)还包括冲击头(32)、承载板(33)以及动载传递轴(34)，所述动载传递轴(34)穿设所述支撑板(12)，所述动载传递轴(34)的一端固定在所述承载板(33)的底部，所述动载传递轴(34)的另一端固定在所述围压机构(2)的所述上盖板(21)顶部，所述冲击头(32)固定在所述承载板(33)的顶部，所述冲击头(32)的顶部适于沿所述锚杆(41)的轴向加载外部动载
荷。8.根据权利要求1所述的锚固体试样动静载性能测试装置，其特征在于，所述支撑板(12)的顶部设置有第二压力传感器(6)、托盘以及调心球垫，所述锚杆(41)依次穿设所述第二压力传感器(6)、所述托盘以及所述调心球垫，所述第二传感器安装在所述支撑板(12)与所述托盘之间，所述调心球垫设置在所述托盘并通过减磨垫片和螺母与所述锚杆(41)固定连接；所述支撑板(12)的底部设置有激光测距仪(7)。9.根据权利要求1-8任一项所述的锚固体试样动静载性能测试装置，其特征在于，还包括缓冲垫板(8)和升降平台(9)，所述缓冲垫板(8)与所述围压机构(2)的底部间隔设置，所述升降平台(9)可升降地设置在所述缓冲垫板(8)与所述围压机构(2)之间。10.一种如权利要求1-9任一项所述的锚固体试样动静载性能测试方法，其特征在于，包括：步骤一、制备所述锚固体试样(4)；步骤二、将所述锚固体试样(4)安装在所述围压机构(2)中，通过所述围压机构(2)对所述锚固体试样(4)加载围压；步骤三、将所述锚固体试样(4)固定在所述支撑机构(1)的所述支撑板(12)，同时安装所述加载机构(3)；步骤四、通过所述加载机构(3)对所述锚固体试样(4)进行静载、动载或动静载组合的加载；步骤五、加载直到所述锚固体试样(4)失效，导出、分析实验数据，研究围压、围岩性质、动静载各因素及组合条件下的锚固体力学性能。

技术总结
本发明涉及锚杆支护技术领域，提供一种锚固体试样动静载性能测试装置，包括支撑机构、围压机构以及加载机构；支撑机构包括支撑立柱和固定在支撑立柱顶端的支撑板，锚固体试样包括锚杆、煤岩体以及锚固剂，锚杆远离煤岩体的端部穿设且固定连接在支撑板；煤岩体设置在围压机构中，锚杆伸出煤岩体的部分穿设于围压机构，围压机构适于为锚固体试样提供围压，加载机构适于沿锚杆的轴向对锚固体试样进行静载、动载或动静载组合的加载。本发明还提供一种锚固体试样动静载性能测试方法。本发明通过围压机构对锚固体试样提供围压，再通过加载机构对锚固体试样进行静载、动载或动静载组合的加载，使得测试锚固体性能的实验数据更符合实际工况、更加准确。更加准确。更加准确。


技术研发人员：董双勇 高富强 娄金福 李建忠 王晓卿 杨磊 卢志国 原贵阳 刘文举 曹舒雯
受保护的技术使用者：天地科技股份有限公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/10/19