CN114235573A - 一种锚杆或锚索动静态拉拔测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种锚杆或锚索动静态拉拔测试装置及方法，装置：带有固定导轨的两个固定承载台左右相间隔的固定连接在支撑底座上端的左部和右部；压拉转载机构由横向加载台、压拉转载单元、固定台和六角形钢管组成；横向加载台下端开设有横向滑槽；一对转载台的里端设有一对导向斜板，且二者之间形成横向通道；固定台与一对转载台相配合的设置；楔形加载块下端左侧和右侧开设有加载斜面，其下端设置在两个压拉转载单元的上端之间。方法：固定测试装置；将待测锚杆或锚索锚固于六角形钢管中；施加荷载进行测试，记录数据。该装置能够真实还原锚杆或锚索的实际工作状态；该方法步骤简单、操作简单，可以有助于获得真实应用条件下的锚固支护参数。

Description

一种锚杆或锚索动静态拉拔测试装置及方法

技术领域

本发明涉及锚固支护技术领域，具体涉及一种锚杆或锚索动静态拉拔测试装置及方法。

背景技术

锚杆或锚索支护是一种广泛应用于地下工程、边坡工程和水利工程的主动加固技术，锚杆或锚索在不同地质及工程环境下的锚固性能及力学行为是锚固支护参数设计的重要依据，一般通过实验室或现场测试获得，但由于现场测试往往受工程条件的制约，不可控因素较多，可重复性较差，且测试成本也较高，因此，目前锚杆或锚索的承载性能主要通过实验室试验获得。

在室内锚固测试中，静态拉拔测试是开展最多的一种，试验中一般采用钢管或者人工岩样(混凝土)模拟工程岩体，通过树脂类锚固剂或水泥砂浆将锚杆或锚索锚固于钢管或人工岩样中，然后采用空心千斤顶或电液伺服拉拔试验机进行拉伸加载(如图1和图2所示)，获取锚杆或锚索在拉拔过程中的界面粘结滑移应力应变曲线。当采用空心千斤顶进行加载时，由于千斤顶加载能力有限，且数据采集频率和精度无法满足测试需求，往往存在设备精密化程度低和数据误差难控的问题。而采用电液伺服试验机加载时，已有测试中在锚固试样两端夹持的方式进行直接拉拔，这种拉拔方式下一方面由于端部需要施加较大的夹持力，容易在夹持端产生应力集中，发生锚杆或锚索体夹持破坏，另一方面由于试验机垂直空间受限，可测试锚固试样长度一般限制在300～500mm范围内，无法完全还原现场锚固长度(2000～3000mm)条件，因而无法获得真实的测试数据。

除了静态拉拔试验，为了获取岩爆、冲击地压等动力学灾害条件下的岩体锚固支护设计参数，一般还要通过落锤冲击试验开展锚杆或锚索动态拉拔测试，现有落锤冲击试验方法中将锚杆锚固于分离式钢管内，钢管一端悬吊于一定高度的顶板上，将落锤提升一定的高度，控制电源开关使落锤自由下落获得一定的初速度，采用落锤的动能对锚杆托板进行冲击，从而实现对锚杆施加不同能量的动态荷载。测试中动态荷载作用于锚杆外露端而不是作用于围岩不连续处，这与实际工程条件存在出入，此外，由于现有技术中锚杆或锚索是零载荷状态(即不受到预拉力载荷)，而现场锚杆或锚索一般处于100-200kN预紧力以及巷道支护的围岩变形附加压力的联合作用，锚杆或锚索抗冲击力远远小于空载锚杆或锚索的抗冲击能力，导致测试结果和实际不符。

基于以上不足，亟需一套可以真实还原锚杆或锚索实际工作状态(如图3所示)，同时又可以适用于常规岩石力学试验机的锚杆或锚索拉拔测试装置，以更好的研究在不同动静载条件下锚杆或锚索锚固体的力学特性和变形特征，为锚杆或锚索支护设计和失效控制提供理论基础。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种锚杆或锚索动静态拉拔测试装置及方法，该装置结构合理，操作方便，能够真实还原锚杆或锚索的实际工作状态，可更好的研究在不同动静载条件下锚杆或锚索锚固体的力学特性和变形特征，能为锚杆或锚索支护设计和失效控制提供理论基础。该方法步骤简单、操作简单，可以有效的对锚杆或锚索进行拉拔测试试验，有助于获得真实应用条件下的锚固支护参数。

为了实现上述目的，本发明提供了一种锚杆或锚索动静态拉拔测试装置，包括支撑底座、固定承载台、压拉转载机构和楔形加载块；

所述支撑底座的长度方向沿左右方向延伸；所述固定承载台水平的设置，其上端固定连接有左右方向延伸的固定导轨；两个固定承载台左右相间隔的固定连接在支撑底座上端的左部和右部；

所述压拉转载机构的数量为两个，压拉转载机构由横向加载台、压拉转载单元、固定台和六角形钢管组成；所述横向加载台水平的设置，其下端开设有左右方向延伸的横向滑槽；所述压拉转载单元由前后间隔设置的固定连接在横向加载台里端上部的一对转载台组成，一对转载台的里端一侧具有外高里低的一对导向斜板，且一对转载台之间形成横向通道；所述固定台与压拉转载单元相对的固定连接在横向加载台外端的上部，其中心对应横向通道的部分开设有横向通孔；所述六角形钢管断面的外缘为正六边形，其横向的设置在压拉转载单元和固定台之间，其里端固定连接在一对转载台之间的横向通道中，其外端固定抵接在固定台里端的一侧，且六角形钢管的内腔与横向通孔同轴心的设置；

两个压拉转载机构左右相对的设置在两个固定承载台的上方，且横向加载台通过横向滑槽滑动的套装在固定导轨上，以实现压拉转载机构与固定承载台在左右方向上的滑动配合；

所述楔形加载块的上端为水平延伸的平面结构，其左端上部和右端上部均为竖向延伸的平面结构，其左端下部和右端下部均为外高里低倾斜设置的加载斜面，其下端中部对应横向通道的开设有左右方向连通的横向通槽；楔形加载块的下端设置在两个压拉转载单元的上端之间，且两侧的加载斜面分别与两个压拉转载单元中导向斜板相对的一面滑动配合。

作为一种优选，所述支撑底座由支撑底板、两块支撑顶板和两个立式支架组成，两块支撑顶板左右相间隔的设置在支撑底板上方的左部和右部；两个立式支架对应的设置在两个支撑顶板的下方，且立式支架的上端与支撑顶板的下端面固定连接，立式支架的下端与支撑底板的上端面固定连接；支撑底板上端的中部在两个立式支架之间固定连接有限位块一，所述限位块一的高度低于立式支架的高度。

进一步，为了方便装配和分离，所述支撑底板上于周边开设有与岩石力学试验机或落锤冲击试验平台相匹配的螺栓孔一；支撑顶板上开设有多个螺栓孔二；所述固定承载台上开设有多个螺栓孔三，且通过穿设于螺栓孔三和螺栓孔二中的连接螺栓一与支撑底座固定连接。

进一步，为了方便装配和分离，所述横向加载台上开设有多个螺栓四；所述转载台上开设有多个螺栓孔五，并通过穿设于螺栓孔四和螺栓孔五中的连接螺栓二与横向加载台固定连接；所述固定台上开设有多个螺栓孔六，并通过穿设于螺栓孔四和螺栓孔六中的连接螺栓三与横向加载台固定连接。

进一步，为了确保压拉转载机构与固定承载台之间滑动配合的稳定性和可靠性，所述固定导轨和横向滑槽的断面均呈燕尾形。

进一步，为了能在试验达到设定状态时能及时的对楔形加载块进行纵向限位，在同一个压拉转载单元中，一对导向斜板的上端均为平面结构；所述楔形加载块的上端左侧和右侧分别固定连接有前后相间隔设置的一对限位块二；同一侧的一对限位块二分别与同一个压拉转载单元中的一对导向斜板的上端限位配合。

进一步，为了方便的对六角形钢管进行径向限位，同时，也为了方便对六角形钢管的里端进行轴向定位，所述转载台还包括位于底部的转载连接板、位于导向斜板外侧的立板、位于立板外侧的加强连接板，所述转载连接板与横向加载台固定连接，所述导向斜板的下端与转载连接板上端面的里端固定连接，所述立板的下端与转载连接板上端面的中部固定连接，其上端与导向斜板的上端连接，且为平面结构；所述加强连接板的一端与转载连接板上端面的外端固定连接，其另一端与立板的外侧面固定连接；在同一个压拉转载单元中，一对转载台之间的两个立板的相对一端开设一对限位卡槽；所述六角形钢管的里端固定安装在一对限位卡槽中，并通过一对限位卡槽进行限位。

本发明中，通过支撑底座的设置，可以为测试装置提供稳定可靠的支撑；在底部支座的上端固定连接带有固定导轨的固定承载台，并在压拉转载机构中滑动承载台的底部设置有与固定导轨相配合的横向滑槽，可以实现压拉转载机构与固定承载台在左右方向上的横向滑移；通过在压拉转载机构中转载台的里端设置有导向斜板，可以在两个压拉转载机构之间形成楔形凹槽，同时，使楔形加载块下端的两侧设置有加载斜面，可以使施加于楔形加载块顶部的竖向荷载转化为横向作用于两个压拉转载机构的荷载，这样，便能将楔形加载块顶部所受的静动态压缩荷载转换为作用于两个六角形钢管的一对静动态拉伸荷载，从而不需采用夹持的方式即可以对锚杆或锚索施加拉拔荷载，避免了现有拉拔测试方法中易在夹持处由于应力集中发生夹持破坏而导致试验失败，同时便于选用常规万能力学试验机作为加载源，可以解决现有空心千斤顶加载能力受限，加载精度、采集数据频率低的问题。通过使楔形加载块的下端中部对应横向通道的开设有左右方向连通的横向通槽，可以在楔形加载块向下方移动的过程中，不会对待测试的锚杆或锚索产生竖向的挤压，从而可以进一步确保拉拔测试不受竖向荷载的干涉，确保了拉拔测试的精准进行；此外，由于本发明仅需试验机提供压缩荷载，对测试设备要求较低，试验机不需要具备拉伸功能，能够广泛适用于各种规格的万能试验机，且由于锚杆或锚索锚固试件采用水平放置的方式进行试验，在竖直方向上的空间不受限制，可实现大锚固长度锚杆或锚索的静态拉拔强度测试，解决了现有测试装置对测试长度的限制。再者，由于采用分离设置的两个六角形钢管来模拟围岩，一侧锚杆或锚索的外露端可以用来模拟现场锚杆或锚索的外露端，并采用固定螺母固定于固定台一侧，可以有效模拟托板，并可以方便的施加预拉力，所施加的拉拔力作用位置位于锚杆或锚索锚固试件中部而非现有技术中的锚杆或锚索的一端，与现场锚杆或锚索实际工作状态更为一致，因而获得的锚杆或锚索锚固力学行为更为可靠、准确。本发明还可以安装于落锤试验机中，可以将落锤下落形成的冲击力转换为动态拉拔力，从而还可以获得锚杆或锚索的动态拉拔力学行为。本发明提供了利用压拉转换加载的锚杆或锚索动静态拉拔测试装置，该装置结构简单、操作方便，便于推广应用于各种常规力学试验机中。综上所述，本发明可以克服现有锚杆或锚索拉拔测试中夹持应力集中、锚固长度受限和无法还原锚杆或锚索实际工作状态的技术难题，其结构简单、操作方便，能够适用于各种常规岩石力学试验机和落锤冲击试验机。

本发明还提供了一种锚杆或锚索动静态拉拔测试方法，包括以下步骤：

步骤一：先将支撑底板通过紧固螺栓固定在岩石力学压力试验机或落锤冲击试验平台上，以将支撑底座进行固定；再通过连接螺栓一将两个固定承载台分别固定连接在两个支撑顶板的上端；然后使两个压拉转载机构中的横向加载台滑动的装配在两个固定承载台上，并使两个压拉转载机构中的压拉转载单元通过连接螺栓二固定连接在横向加载台的里端，使六角形钢管的里端固定卡装于一对转载台之间的一对限位卡槽中；

步骤二：先将待测锚杆或锚索通过两个压拉转载单元中的横向通道穿设于两六角形钢管中，并滑动调整两个固定承载台的位置，使两个固定承载台维持在相抵接的状态，并确保待测锚杆或锚索的两端分别裸露于两个六角形钢管外端的外侧；再采用树脂锚固剂或水泥基锚固剂将待测锚杆或锚索锚固于两个压拉转载机构中的六角形钢管中，作为待测锚固试件；

步骤三：将压拉转载机构中固定台的横向通孔套装于锚杆或锚索外露端的外部，调整固定台的位置，使其里端一侧抵接于六角形钢管的外端，再通过连接螺栓三将固定台与横向加载台固定连接，以配合压拉转载单元对六角形钢管进行轴向定位；

步骤四：将压力传感器套设于带有螺纹段的锚杆或锚索外露端外部，并抵接在固定台的外端一侧，再将固定螺母通过螺纹配合连接于锚杆或锚索外露端的外部，并使其里端一侧抵接在压力传感器外端的一侧；该过程中，设置有压力传感器一侧的固定台模拟固定托板；

步骤五：通过扭矩扳手或张拉仪紧固固定螺母，以对锚杆或锚索施加设定值的预紧力，以模拟锚杆或锚索的实际工作状态；将楔形加载块装配在两个压拉转载单元的上端之间，并使其两侧的加载斜面分别与两个压拉转载单元中导向斜板相对的一面相贴合；

步骤六：开启岩石力学试验机或落锤冲击试验机在楔形加载块顶部施加静动态压缩荷载，楔形加载块将静动态压缩荷载P通过压拉转载机构转换为作用于两个六角形钢管里端的一对对称拉伸荷载T，通过记录试验机所施加的竖向压力与竖向位移，并结合压力传感器的压力值，即可得到锚杆或锚索在拉拔过程中的应力变形关系。

本发明步骤简单，可以将竖向的压力转换为作用于锚杆或锚索锚固试件中部的两个水平向的拉伸力，从而解决了现有的测试装置无法还原锚杆或锚索实际工作状态技术难题，且由于锚杆或锚索锚固试件采用水平放置的方式进行试验，在竖直方向上的空间不受限制，可实现大锚固长度锚杆或锚索的静态拉拔强度测试，解决了现有测试装置对测试长度的限制。同时本发明操作方便，可以快速准确的得到锚杆或锚索在拉拔过程中的应力变形关系，能够适用于各种常规力学试验机，具有较大的推广应用价值。

附图说明

图1是现有技术中采用电液伺服拉拔试验机进行拉伸加载的结构示意图；

图2是现有技术中采用空心千斤顶进行拉伸加载的结构示意图；

图3是锚杆或锚索实际工作状态的受力示意图；

图4是本发明的结构示意图；

图5是本发明中支撑底座的结构示意图；

图6是本发明中支撑底座与两个固定承载台的结构示意图；

图7是本发明中压拉转载机构的结构示意图；

图8是本发明中压拉转载机构去掉六角形钢管的结构示意图；

图9是本发明中六角形钢管的结构示意图；

图10是本发明中楔形加载块的结构示意图；

图11是本发明中压拉转载单元的结构示意图。

图中：1、支撑底座，2、压拉转载机构，3、楔形加载块，4、固定承载台，5、六角形钢管，6、锚杆或锚索，7、固定台，8、压力传感器，9、固定螺母，10、固定导轨，11、横向加载台，12、压拉转载单元，13、横向滑槽，14、导向斜板，15、转载台，16、加载斜面，17、横向通道，18、横向通孔，19、横向通槽，20、支撑底板，21、支撑顶板，22、立式支架，23、限位块一，24、螺栓孔一，25、螺栓孔二，26、限位块二，27、限位卡槽，28、转载连接板，29、立板，30、加强连接板，31、凹槽空间，32、螺柱孔三。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图4至图11所示，本发明提供了一种锚杆或锚索动静态拉拔测试装置，包括支撑底座1、固定承载台4、压拉转载机构2和楔形加载块3；

所述支撑底座1的长度方向沿左右方向延伸，其中心区域开设有向下凹陷的凹槽空间31；所述固定承载台4水平的设置，其上端固定连接有左右方向延伸的固定导轨10，作为一种优选，固定导轨10的两端分别与固定承载台4的两端相平齐；两个固定承载台4左右相间隔的固定连接在支撑底座1上端的左部和右部，作为进一步优选，两个固定承载台4的里端分别与凹槽空间31的左右两端相平齐；

所述压拉转载机构2的数量为两个，压拉转载机构2由横向加载台11、压拉转载单元12、固定台7和六角形钢管5组成；所述横向加载台11水平的设置，其下端开设有左右方向延伸的横向滑槽13；所述压拉转载单元12由前后间隔设置的固定连接在横向加载台11里端上部的一对转载台15组成，一对转载台15的里端一侧具有外高里低的一对导向斜板14，且一对转载台15之间形成横向通道17，横向通道17的尺寸略大于锚杆或锚索6的尺寸，以保证在测试过程中横向通道17不会产生干涉的情况；所述固定台7与压拉转载单元12相对的固定连接在横向加载台11外端的上部，其中心对应横向通道17的部分开设有横向通孔18；所述六角形钢管5断面的外缘为正六边形，其横向的设置在压拉转载单元12和固定台7之间，其里端固定连接在一对转载台15之间的横向通道17中，其外端固定抵接在固定台7里端的一侧，且六角形钢管5的内腔与横向通孔18同轴心的设置；

两个压拉转载机构2左右相对的设置在两个固定承载台4的上方，且横向加载台11通过横向滑槽13滑动的套装在固定导轨10上，以实现压拉转载机构2与固定承载台4在左右方向上的滑动配合；

所述楔形加载块3的上端为水平延伸的平面结构，其左端上部和右端上部均为竖向延伸的平面结构，其左端下部和右端下部均为外高里低倾斜设置的加载斜面16，其下端中部对应横向通道17的开设有左右方向连通的横向通槽19；楔形加载块3左侧的加载斜面16和右侧的加载斜面16的底端相交形成V字形结构；楔形加载块3的下端设置在两个压拉转载单元12的上端之间，且两侧的加载斜面16分别与两个压拉转载单元12中导向斜板14相对的一面滑动配合。

作为一种优选，所述支撑底座1由支撑底板20、两块支撑顶板21和两个立式支架22组成，两块支撑顶板21左右相间隔的设置在支撑底板20上方的左部和右部；两个立式支架22对应的设置在两个支撑顶板21的下方，且立式支架22的上端与支撑顶板21的下端面固定连接，立式支架22的下端与支撑底板20的上端面固定连接；支撑底板20上端的中部在两个立式支架22之间固定连接有限位块一23，所述限位块一23的高度低于立式支架22的高度；作为一种优选，两块支撑顶板21的里端与两个立式支架22的里端均对应平齐的设置，所述凹槽空间31形成于限位块一23、两个立式支架22和两个支撑顶板21之间的空间中。

为了方便装配和分离，所述支撑底板20上于周边开设有与岩石力学试验机或落锤冲击试验平台相匹配的螺栓孔一24；支撑顶板21上开设有多个螺栓孔二25；所述固定承载台4上开设有多个螺栓孔三32，且通过穿设于螺栓孔三32和螺栓孔二25中的连接螺栓一与支撑底座1固定连接。

为了方便装配和分离，所述横向加载台11上开设有多个螺栓四；所述转载台15上开设有多个螺栓孔五，并通过穿设于螺栓孔四和螺栓孔五中的连接螺栓二与横向加载台11固定连接；所述固定台7上开设有多个螺栓孔六，并通过穿设于螺栓孔四和螺栓孔六中的连接螺栓三与横向加载台11固定连接。

为了确保压拉转载机构与固定承载台之间滑动配合的稳定性和可靠性，所述固定导轨10和横向滑槽13的断面均呈燕尾形。

为了能在试验达到设定状态时能及时的对楔形加载块进行纵向限位，在同一个压拉转载单元12中，一对导向斜板14的上端均为平面结构；所述楔形加载块3的上端左侧和右侧分别固定连接有前后相间隔设置的一对限位块二26；同一侧的一对限位块二26分别与同一个压拉转载单元12中的一对导向斜板14的上端限位配合，当限位块二26与导向斜板14的上端相抵接时，楔形加载块3达到向下的最大行程处，此时，横向通槽19的上端与待测试锚杆或锚索6间隙配合。

为了方便的对六角形钢管进行径向限位，同时，也为了方便对六角形钢管的里端进行轴向定位，所述转载台15还包括位于底部的转载连接板28、位于导向斜板14外侧的立板29、位于立板29外侧的加强连接板30，所述转载连接板28与横向加载台11固定连接，所述导向斜板14的下端与转载连接板28上端面的里端固定连接，所述立板29的下端与转载连接板28上端面的中部固定连接，其上端与导向斜板14的上端连接，且为平面结构；所述加强连接板30的一端与转载连接板28上端面的外端固定连接，其另一端与立板29的外侧面固定连接；在同一个压拉转载单元12中，一对转载台15之间的两个立板29的相对一端开设一对限位卡槽27；所述六角形钢管5的里端固定安装在一对限位卡槽27中，并通过一对限位卡槽27进行限位，以防止六角形钢管5在径向上转动，这样，能确保六角形钢管5可以通过一对压拉转载单元(12)和固定台(7)进行轴向和径向上的稳定固定。由于导向斜板14的下端和立板29的下端均与转载连接板28固定连接，且导向斜板14的上端和立板29的上端固定连接，这样便形成了稳定的三角形结构，可以保证在竖向荷载的加载过程中能有效的承担荷载，并将其转化为横向的推力。通过加强连接板30的设置，可以抵住立板29的外侧，进而可以保证立板29的承载强度，同时，其可以将立板29承载的力转移到转载连接板28上，从而可以更好的将竖向荷载转化为水平方向上的推力。

本发明中，通过支撑底座的设置，可以为测试装置提供稳定可靠的支撑；在底部支座的上端固定连接带有固定导轨的固定承载台，并在压拉转载机构中滑动承载台的底部设置有与固定导轨相配合的横向滑槽，可以实现压拉转载机构与固定承载台在左右方向上的横向滑移；通过在压拉转载机构中转载台的里端设置有导向斜板，可以在两个压拉转载机构之间形成楔形凹槽，同时，使楔形加载块下端的两侧设置有加载斜面，可以使施加于楔形加载块顶部的竖向荷载转化为横向作用于两个压拉转载机构的荷载，这样，便能将楔形加载块顶部所受的静动态压缩荷载转换为作用于两个六角形钢管的一对静动态拉伸荷载，从而不需采用夹持的方式即可以对锚杆或锚索施加拉拔荷载，避免了现有拉拔测试方法中易在夹持处由于应力集中发生夹持破坏而导致试验失败，同时便于选用常规万能力学试验机作为加载源，可以解决现有空心千斤顶加载能力受限，加载精度、采集数据频率低的问题。通过使楔形加载块的下端中部对应横向通道的开设有左右方向连通的横向通槽，可以在楔形加载块向下方移动的过程中，不会对待测试的锚杆或锚索产生竖向的挤压，从而可以进一步确保拉拔测试不受竖向荷载的干涉，确保了拉拔测试的精准进行；此外，由于本发明仅需试验机提供压缩荷载，对测试设备要求较低，试验机不需要具备拉伸功能，能够广泛适用于各种规格的万能试验机，且由于锚杆或锚索锚固试件采用水平放置的方式进行试验，在竖直方向上的空间不受限制，可实现大锚固长度锚杆或锚索的静态拉拔强度测试，解决了现有测试装置对测试长度的限制。再者，由于采用分离设置的两个六角形钢管来模拟围岩，一侧锚杆或锚索的外露端可以用来模拟现场锚杆或锚索的外露端，并采用固定螺母固定于固定台一侧，可以有效模拟托板，并可以方便的施加预拉力，所施加的拉拔力作用位置位于锚杆或锚索锚固试件中部而非现有技术中的锚杆或锚索的一端，与现场锚杆或锚索实际工作状态更为一致，因而获得的锚杆或锚索锚固力学行为更为可靠、准确。本发明还可以安装于落锤试验机中，可以将落锤下落形成的冲击力转换为动态拉拔力，从而还可以获得锚杆或锚索的动态拉拔力学行为。本发明提供了利用压拉转换加载的锚杆或锚索动静态拉拔测试装置，该装置结构简单、操作方便，便于推广应用于各种常规岩石力学试验机中。综上所述，本发明可以克服现有锚杆或锚索拉拔测试中夹持应力集中、锚固长度受限和无法还原锚杆或锚索实际工作状态的技术难题，其结构简单、操作方便，能够适用于各种常规岩石力学试验机和落锤冲击试验机。

本发明还提供了一种锚杆或锚索动静态拉拔测试方法，包括以下步骤：

步骤一：先将支撑底板20通过紧固螺栓固定在岩石力学压力试验机或落锤冲击试验平台上，以将支撑底座1进行固定；再通过连接螺栓一将两个固定承载台4分别固定连接在两个支撑顶板21的上端；然后使两个压拉转载机构2中的横向加载台11滑动的装配在两个固定承载台4上，并使两个压拉转载机构2中的压拉转载单元12通过连接螺栓二固定连接在横向加载台11的里端，使六角形钢管5的里端固定卡装于一对转载台15之间的一对限位卡槽27中，以对六角形钢管5进行径向定位；

步骤二：先将待测锚杆或锚索6通过两个压拉转载单元12中的横向通道17穿设于两六角形钢管5中，并滑动调整两个固定承载台4的位置，使两个固定承载台4维持在相抵接的状态，并确保待测锚杆或锚索6的两端分别裸露于两个六角形钢管5外端的外侧；再采用树脂锚固剂或水泥基锚固剂将待测锚杆或锚索6锚固于两个压拉转载机构2中的六角形钢管5中，作为待测锚固试件；

步骤三：将压拉转载机构2中固定台7的横向通孔18套装于锚杆或锚索6外露端的外部，调整固定台7的位置，使其里端一侧抵接于六角形钢管5的外端，再通过连接螺栓三将固定台7与横向加载台11固定连接，以配合压拉转载单元12对六角形钢管5进行轴向定位；

步骤四：将压力传感器8套设于带有螺纹段的锚杆或锚索6外露端外部，并抵接在固定台7的外端一侧，再将固定螺母9通过螺纹配合连接于锚杆或锚索6外露端的外部，并使其里端一侧抵接在压力传感器8外端的一侧；该过程中，设置有压力传感器8一侧的固定台7模拟固定托板；

步骤五：通过扭矩扳手或张拉仪紧固固定螺母9，以对锚杆或锚索施加设定值的预紧力，以模拟锚杆或锚索6的实际工作状态；将楔形加载块3装配在两个压拉转载单元12的上端之间，并使其两侧的加载斜面16分别与两个压拉转载单元12中导向斜板14相对的一面相贴合；

步骤六：开启岩石力学试验机或落锤冲击试验机在楔形加载块3顶部施加静动态压缩荷载，楔形加载块3将静动态压缩荷载P通过压拉转载机构2转换为作用于两个六角形钢管5里端的一对对称拉伸荷载T，通过记录试验机所施加的竖向压力与竖向位移，并结合压力传感器8的压力值，即可得到锚杆或锚索6在拉拔过程中的应力变形关系。

本发明步骤简单，可以将竖向的压力转换为作用于锚杆或锚索锚固试件中部的两个水平向的拉伸力，从而解决了现有的测试装置无法还原锚杆或锚索实际工作状态技术难题，且由于锚杆或锚索锚固试件采用水平放置的方式进行试验，在竖直方向上的空间不受限制，可实现大锚固长度锚杆或锚索的静态拉拔强度测试，解决了现有测试装置对测试长度的限制。同时本发明操作方便，可以快速准确的得到锚杆或锚索在拉拔过程中的应力变形关系，能够适用于各种常规力学试验机，具有较大的推广应用价值。

Claims (8)

1.一种锚杆或锚索动静态拉拔测试装置，包括支撑底座(1)，所述支撑底座(1)的长度方向沿左右方向延伸；其特征在于，还包括固定承载台(4)、压拉转载机构(2)和楔形加载块(3)；

所述固定承载台(4)水平的设置，其上端固定连接有左右方向延伸的固定导轨(10)；两个固定承载台(4)左右相间隔的固定连接在支撑底座(1)上端的左部和右部；

所述压拉转载机构(2)的数量为两个，压拉转载机构(2)由横向加载台(11)、压拉转载单元(12)、固定台(7)和六角形钢管(5)组成；所述横向加载台(11)水平的设置，其下端开设有左右方向延伸的横向滑槽(13)；所述压拉转载单元(12)由前后间隔设置的固定连接在横向加载台(11)里端上部的一对转载台(15)组成，一对转载台(15)的里端一侧具有外高里低的一对导向斜板(14)，且一对转载台(15)之间形成横向通道(17)；所述固定台(7)与压拉转载单元(12)相对的固定连接在横向加载台(11)外端的上部，其中心对应横向通道(17)的部分开设有横向通孔(18)；所述六角形钢管(5)断面的外缘为正六边形，其横向的设置在压拉转载单元(12)和固定台(7)之间，其里端固定连接在一对转载台(15)之间的横向通道(17)中，其外端固定抵接在固定台(7)里端的一侧，且六角形钢管(5)的内腔与横向通孔(18)同轴心的设置；

两个压拉转载机构(2)左右相对的设置在两个固定承载台(4)的上方，且横向加载台(11)通过横向滑槽(13)滑动的套装在固定导轨(10)上，以实现压拉转载机构(2)与固定承载台(4)在左右方向上的滑动配合；

所述楔形加载块(3)的上端为水平延伸的平面结构，其左端上部和右端上部均为竖向延伸的平面结构，其左端下部和右端下部均为外高里低倾斜设置的加载斜面(16)，其下端中部对应横向通道(17)的开设有左右方向连通的横向通槽(19)；楔形加载块(3)的下端设置在两个压拉转载单元(12)的上端之间，且两侧的加载斜面(16)分别与两个压拉转载单元(12)中导向斜板(14)相对的一面滑动配合。

2.根据权利要求1所述的一种锚杆或锚索动静态拉拔测试装置，其特征在于，所述支撑底座(1)由支撑底板(20)、两块支撑顶板(21)和两个立式支架(22)组成，两块支撑顶板(21)左右相间隔的设置在支撑底板(20)上方的左部和右部；两个立式支架(22)对应的设置在两个支撑顶板(21)的下方，且立式支架(22)的上端与支撑顶板(21)的下端面固定连接，立式支架(22)的下端与支撑底板(20)的上端面固定连接；支撑底板(20)上端的中部在两个立式支架(22)之间固定连接有限位块一(23)，所述限位块一(23)的高度低于立式支架(22)的高度。

3.根据权利要求1或2所述的一种锚杆或锚索动静态拉拔测试装置，其特征在于，所述支撑底板(20)上于周边开设有与岩石力学试验机或落锤冲击试验平台相匹配的螺栓孔一(24)；支撑顶板(21)上开设有多个螺栓孔二(25)；所述固定承载台(4)上开设有多个螺栓孔三(32)，且通过穿设于螺栓孔三(32)和螺栓孔二(25)中的连接螺栓一与支撑底座(1)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种锚杆或锚索动静态拉拔测试装置，其特征在于，所述横向加载台(11)上开设有多个螺栓四；所述转载台(15)上开设有多个螺栓孔五，并通过穿设于螺栓孔四和螺栓孔五中的连接螺栓二与横向加载台(11)固定连接；所述固定台(7)上开设有多个螺栓孔六，并通过穿设于螺栓孔四和螺栓孔六中的连接螺栓三与横向加载台(11)固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种锚杆或锚索动静态拉拔测试装置，其特征在于，所述固定导轨(10)和横向滑槽(13)的断面均呈燕尾形。

6.根据权利要求5所述的一种锚杆或锚索动静态拉拔测试装置，其特征在于，在同一个压拉转载单元(12)中，一对导向斜板(14)的上端均为平面结构；所述楔形加载块(3)的上端左侧和右侧分别固定连接有前后相间隔设置的一对限位块二(26)；同一侧的一对限位块二(26)分别与同一个压拉转载单元(12)中的一对导向斜板(14)的上端限位配合。

7.根据权利要求6所述的一种锚杆或锚索动静态拉拔测试装置，其特征在于，所述转载台(15)还包括位于底部的转载连接板(28)、位于导向斜板(14)外侧的立板(29)、位于立板(29)外侧的加强连接板(30)，所述转载连接板(28)与横向加载台(11)固定连接，所述导向斜板(14)的下端与转载连接板(28)上端面的里端固定连接，所述立板(29)的下端与转载连接板(28)上端面的中部固定连接，其上端与导向斜板(14)的上端连接，且为平面结构；所述加强连接板(30)的一端与转载连接板(28)上端面的外端固定连接，其另一端与立板(29)的外侧面固定连接；在同一个压拉转载单元(12)中，一对转载台(15)之间的两个立板(29)的相对一端开设一对限位卡槽(27)；所述六角形钢管(5)的里端固定安装在一对限位卡槽(27)中，并通过一对限位卡槽(27)进行限位。

8.一种锚杆或锚索动静态拉拔测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：先将支撑底板(20)通过紧固螺栓固定在岩石力学压力试验机或落锤冲击试验平台上，以将支撑底座(1)进行固定；再通过连接螺栓一将两个固定承载台(4)分别固定连接在两个支撑顶板(21)的上端；然后使两个压拉转载机构(2)中的横向加载台(11)滑动的装配在两个固定承载台(4)上，并使两个压拉转载机构(2)中的压拉转载单元(12)通过连接螺栓二固定连接在横向加载台(11)的里端，使六角形钢管(5)的里端固定卡装于一对转载台(15)之间的一对限位卡槽(27)中；

步骤二：先将待测锚杆或锚索(6)通过两个压拉转载单元(12)中的横向通道(17)穿设于两六角形钢管(5)中，并滑动调整两个固定承载台(4)的位置，使两个固定承载台(4)维持在相抵接的状态，并确保待测锚杆或锚索(6)的两端分别裸露于两个六角形钢管(5)外端的外侧；再采用树脂锚固剂或水泥基锚固剂将待测锚杆或锚索(6)锚固于两个压拉转载机构(2)中的六角形钢管(5)中，作为待测锚固试件；

步骤三：将压拉转载机构(2)中固定台(7)的横向通孔(18)套装于锚杆或锚索(6)外露端的外部，调整固定台(7)的位置，使其里端一侧抵接于六角形钢管(5)的外端，再通过连接螺栓三将固定台(7)与横向加载台(11)固定连接，以配合压拉转载单元(12)对六角形钢管(5)进行轴向定位；

步骤四：将压力传感器(8)套设于带有螺纹段的锚杆或锚索(6)外露端外部，并抵接在固定台(7)的外端一侧，再将固定螺母(9)通过螺纹配合连接于锚杆或锚索(6)外露端的外部，并使其里端一侧抵接在压力传感器(8)外端的一侧；该过程中，设置有压力传感器(8)一侧的固定台(7)模拟固定托板；

步骤五：通过扭矩扳手或张拉仪紧固固定螺母(9)，以对锚杆或锚索(6)施加设定值的预紧力，以模拟锚杆或锚索(6)的实际工作状态；将楔形加载块(3)装配在两个压拉转载单元(12)的上端之间，并使其两侧的加载斜面(16)分别与两个压拉转载单元(12)中导向斜板(14)相对的一面相贴合；

步骤六：开启岩石力学试验机或落锤冲击试验机在楔形加载块(3)顶部施加静动态压缩荷载，楔形加载块(3)将静动态压缩荷载P通过压拉转载机构(2)转换为作用于两个六角形钢管(5)里端的一对对称拉伸荷载T，通过记录试验机所施加的竖向压力与竖向位移，并结合压力传感器(8)的压力值，即可得到锚杆或锚索(6)在拉拔过程中的应力变形关系。

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