一种多相多场耦合锚固体组合变形试验系统及方法_2

文档序号:8920850阅读:来源:国知局
23]H.重复上述步骤D?G,可调整三轴之间的角度值、各个压力装置对岩石施加的预应力值、锚杆或锚索力学性能试验机对锚杆或锚索的拉压力、扭转力、弯曲力及剪切力值,采用单根或多根的锚杆或锚索与煤岩试样形成锚固组合体,在多根锚杆或锚索的一端与煤岩试样锚固时,其另一端通过螺栓与固定板连接,固定板在与锚杆或锚索力学性能试验机连接,然后通过螺栓可调整各个锚杆或锚索在煤岩试样与固定板之间的长度;最后通过数据处理系统得出施加各种大小不同的力情况下及采用各种组分不同的煤岩试样,进行锚固组合体的力学性能试验,通过采用红外监测装置、声发射监测装置、无损探伤监测装置、CT扫描装置、雷达监测装置中的一种或多种组合,得出锚固组合体内部的裂隙、断面及裂隙发育情况的相应试验数据;
[0024]I1、对煤岩试样进行注浆后的锚固组合体力学性能试验:
[0025]①上述步骤I中试验后监测到煤岩试样内部裂隙位置,采用钻进装置对锚固组合体中的煤岩试样进行钻孔;
[0026]②通过钻孔向煤岩试样内部裂隙中注浆,停止后进行步骤I中的锚固组合体力学性能试验,得出在注浆情况下的锚固组合体的力学性能参数;
[0027]II1、在化学效应系统中锚固组合体力学性能试验:
[0028]a.将锚固组合体放置在化学效应系统中,通过对煤岩试样浸泡在不同PH值的溶液后进行步骤I和II中的锚固组合体力学性能试验,通过PH检测装置将实时的PH值传递给数据处理系统,进而得出在各个PH值溶液下锚固组合体的力学性能参数;
[0029]b.将锚固组合体浸泡在化学效应系统中的溶液时,通过进气口对箱体内注入各种气体后进行步骤I和II中的锚固组合体力学性能试验,通过设置在进气口和出气口的气体流量检测装置记录注入气体和排除气体的流量值,气体浓度检测装置实时检测容器箱体内的气体浓度值,将上述测量的数据均传递给数据处理系统,进而得出在各种气体及其不同的浓度的情况和通过进出口的流量情况得出煤岩试样对各种气体的吸收情况下的锚固组合体力学性能的试验参数;
[0030]IV、在温度效应系统中锚固组合体力学性能试验:
[0031]将锚固组合体放置在温度效应系统中,通过数据处理系统控制热电偶加热或冷却液喷吹装置冷冻,使煤岩试样处于各种不同的温度下进行步骤I和II中的锚固组合体力学性能试验,得出在各种温度情况下锚固组合体的力学性能参数;
[0032]V、综合环境下锚固组合体力学性能试验:
[0033]将锚固组合体放置在温度效应系统和化学效应系统中,可模拟最接近矿井下环境的情况下进行步骤I和II中的锚固组合体力学性能试验,可综合得出在上述各种情况下锚固组合体的力学性能参数;若测量数值异常,可通过数据处理系统中的报警装置,提示相关人员进行及时处理;
[0034]V1、综合分析处理:将上述各个步骤得出的各种数据进行综合汇总,然后分析对比锚固组合体在各个环境中所得出的力学性能参数,得出各种环境下对锚固组合体力学性能的影响情况。
[0035]与现有技术相比,本发明采用三轴加载装置、数据处理系统、化学效应试验系统和温度效应试样系统相结合可对锚固组合体中的煤岩试样施加预应力的情况下进行拉压、扭转、弯曲及剪切力的力学试验;另外可进行群锚效应的锚固组合体试验,而且由于采用温度效应试验系统和化学效应试验系统,通过调节系统的温度及注入各种不同的化学溶剂和各种气体,改变岩样所处的温度场、化学场,同时结合岩样所受的应力场,从而得到锚固组合体在应力场、温度场、化学场、固、液、气等多场多相耦合作用下的力学特征,为后续的研宄提供数据支持。另外测量煤岩试样在注浆情况下的锚固组合体的力学性能参数,同时能使锚固组合体的煤岩试样处于模拟矿井下的环境进行试验,使试验的情况与实际情况相似,提高试验试样所得数据与矿下实际情况得到的数据更接近。
【附图说明】
[0036]图1是本发明的结构示意图;
[0037]图2是图1的A向的局部剖视图;
[0038]图3是本发明中单根锚杆形成的锚固组合体示意图;
[0039]图4是图3的B向剖视图;
[0040]图5是本发明中多根锚杆形成的锚固组合体示意图;
[0041]图6是本发明中温度效应系统的结构示意图;
[0042]图7是本发明中化学效应系统的结构示意图;
[0043]图8是本发明的整体电原理图。
[0044]图中:1、三轴加载装置,2、锚索力学性能试验机,3、箱体,4、温度传感器,5、热电偶,6、气体流量检测装置,7、气体浓度检测装置,8、PH值检测装置,9、冷却液喷吹装置。
【具体实施方式】
[0045]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0046]如图1至图8所示,本发明包括锚杆或锚索力学性能试验机、三轴加载装置1、数据处理系统、显示装置、报警装置、数据传输装置、扫描监测装置和锚固组合体监测系统,三轴加载装置I设置在锚杆或锚索力学性能试验机2的一端,所述的三轴加载装置I为六面体,包括三组两两相对设置的压力装置,每个压力装置分别设有一个电磁控制阀并与液压系统连接,电磁控制阀与数据处理系统连接;数据处理系统分别与锚固组合体监测系统、报警装置、显示装置、数据传输装置和扫描监测装置连接。
[0047]进一步,还包括箱体3及温度效应试验系统,所述的温度效应试验系统包括温度传感器4、热电偶5和冷却液喷吹装置9,温度传感器4、热电偶5和冷却液喷吹装置9设置在箱体3内,温度传感器4、热电偶5和冷却液喷吹装置9分别与数据处理系统连接。增加温度效应试验系统能保证锚固组合体的煤岩试样处于各种温度下进行试验,得出相应的数据。
[0048]进一步,还包括化学效应试验系统,所述的化学效应试验系统包括PH值检测装置8,所述的PH值检测装置8设置在箱体3内,PH值检测装置8与数据处理系统连接。增加化学效应试验系统可使锚固组合体的煤岩试样处于各种PH不同的溶液下进行试验,然后得出相应的数据。
[0049]进一步,所述的化学效应试验系统中的箱体设有进气口和出气口,在进气口和出气口处各设有一个气体流量检测装置6,箱体3内部设有气体浓度检测装置7,所述的气体流量检测装置6和气体浓度检测装置7分别与数据处理系统连接。增加进气口和出气口,可使锚固组合体的煤岩试样处于各种气体情况下进行试验,然后得出相应的数据。
[0050]进一步,还包括光谱分析仪、质谱分析仪和衍射分析仪,光谱分析仪、质谱分析仪和衍射分析仪与数据处理系统连接。便于采集的煤岩试样进行组分测定,并进行分类处理。
[0051]进一步,所述的扫描监测装置可以为红外监测装置、声发射监测装置、无损探伤监测装置、CT扫描装置、雷达监测装置中的一种或多种组合;采用不同的监测装置可得出
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