1.一种锚杆荷载加载试验装置,其特征在于所述装置包括手动液压泵(1)、加载底座(2)、荷载传导架(3)、静载加载装置(4)、动载加载装置(5)和数据采集装置(6);
加载底座(2)左端的中间位置处设有静载加载装置(4),手动液压泵(1)与静载加载装置(4)通过液压软管连接,靠近加载底座(2)右端设有动载加载装置(5);加载底座(2)上设有荷载传导架(3),荷载传导架(3)的左端位于静载加载装置(4)的外侧,荷载传导架(3)的右端位于动载加载装置(5)的内侧;数据采集装置(6)的应变片(21)和声发射传感器(24)在使用时与待测锚杆(27)和待测试件(28)对应粘接;
静载加载装置(4)包括千斤顶支架(7)、穿孔式液压千斤顶(8)和安装板(9);千斤顶支架(7)由2根立柱组成,2根立柱固定在加载底座(2)上平面的左端,安装板(9)固定在2根立柱的中部偏上处,穿孔式液压千斤顶(8)固定在安装板(9)中间位置的安装孔中;穿孔式液压千斤顶(8)通过液压软管与手动液压泵(1)连接;
加载底座(2)包括底座(10)、试件底板(11)和滑轨(12);底座(10)为长方体,在底座(10)上平面的中间位置处沿长边方向设有试件底板(11),试件底板(11)的左端靠近底座(10)的左端,试件底板(11)的两侧对称地设有滑轨(12);
荷载传导架(3)包括2块加载板(13)和4根杆件(14);2块加载板(13)外形相同,所述加载板(13)呈“十字架”状,“十字架”的左端、右端、上端和下端中心对称地设有通孔;左端的加载板(13)的中心位置处还设有中心孔,4根杆件(14)分别穿过2块加载板(13)各自对应的通孔,4根杆件(14)的两端分别通过螺母与2块加载板(13)对应连接;
动载加载装置(5)包括滑槽(15)、摆锤(16)、摆杆(17)、摆锤横杆(18)和2个摆锤支架(20);2个摆锤支架(20)形状相同,所述摆锤支架(20)呈等腰梯形,摆锤支架(20)的底部设有滑槽(15),2个摆锤支架(20)通过滑槽(15)对称地放置在加载底座(2)对应的两条滑轨(12)上;摆锤横杆(18)的两端活动地安装在摆锤支架(20)上部的轴承中,摆杆(17)的一端与摆锤(16)固定连接,摆杆(17)的另一端与摆锤横杆(18)的中间位置处固定连接,摆锤支架(20)的上部设有刻度盘(19);
数据采集装置(6)包括应变片(21)、拉压力传感器(22)、动态应变仪(23)、声发射传感器(24)、数据处理系统(25)和声发射信号处理器(26);应变片(21)与动态应变仪(23)的输入端1连接,拉压力传感器(22)与动态应变仪(23)的输入端2连接;声发射传感器(24)与声发射信号处理器(26)的输入端连接,声发射信号处理器(26)的输出端和动态应变仪(23)的输出端与数据处理系统(25)连接;
所述加载底座(2)的上平面为长方形,长方形的长度为待测锚杆(27)长度的1.5~2倍;
所述滑槽(15)的宽度和滑轨(12)的宽度的名义尺寸相同,滑槽(15)深度为滑轨(12)高度的0.9~0.95倍。
2.如权利要求1所述的锚杆荷载加载试验装置,其特征在于所述穿孔式液压千斤顶(8)的中心孔直径为30mm。
3.如权利要求1所述的锚杆荷载加载试验装置,其特征在于所述拉压力传感器(22)为穿孔型拉压力传感器,穿孔型拉压力传感器的中心孔直径为20mm。
4.如权利要求1所述的锚杆荷载加载试验装置的测试方法,其特征在于所述测试方法的步骤如下:
步骤一、制作待测试件(28)
根据待研究的矿山地质条件,确定待测试件(28)原料中的水泥、沙、石子和水的质量比,搅拌,浇注,脱模,养护,制得待测试件(28);浇注时在所浇注的待测试件(28)中心预留有直径为30mm的钻孔;
步骤二、安装试验装置
将待测试件(28)置于试件底板(11)上,待测试件(28)位于荷载传导架(3)间;声发射传感器(24)粘接在待测试件(28)上;再将应变片(21)粘接在待测锚杆(27)上,待测锚杆(27)长度的80~85%锚固于待测试件(28)的钻孔内;
待测锚杆(27)的另一段为螺纹段,螺纹段的螺纹外径为18mm;螺纹段依次穿过穿孔式液压千斤顶(8)、加载板(13)的中心孔和拉压力传感器(22);螺纹段的根部预旋有右螺母,螺纹段的端部旋有左螺母,旋紧右螺母和左螺母将加载板(13)和拉压力传感器(22)固定于待测锚杆(27)上;所述右螺母的外圆直径小于穿孔式液压千斤顶(8)的中心孔直径;
步骤三、施加静载荷
手动液压泵(1)通过穿孔式液压千斤顶(8)对加载板(13)逐渐施加静载荷,直至待测锚杆(27)达到预设静载值,保持不变;
步骤四、施加动载荷
拉升摆锤(16)至预定高度后释放,摆锤(16)撞击加载板(13),摆锤(16)的冲击载荷经荷载传导架(3)传递于待测锚杆(27)杆体;
步骤五、记录数据
数据处理系统(25)记录待测锚杆(27)的应变值和待测试件(28)中的能量值。