一种研究锚杆控制塑性区围岩非连续变形作用的装置的制作方法

本实用新型涉及锚杆锚固领域，特别涉及一种研究锚杆控制塑性区围岩非连续变形作用的装置。

背景技术：

锚杆对围岩变形的控制主要在于对非连续变形的控制，对连续变形的作用非常小。巷道围岩变形破坏是围岩形成塑性区及蠕变发展的结果，而巷道围岩变形量与围岩的剪胀有因果关系，围岩的变形主要是岩体发生塑性破坏形成塑性区后体积剪胀扩容引起的非连续变形，塑性区范围越大相应的巷道变形就越大。控制围岩变形的实质是控制围岩塑性区的向外扩展，而维护塑性区内围岩的剪胀扩容变形是控制塑性区向外扩张的关键。

目前，锚固研究多集中在通过拉拔试验对锚固力的研究，锚杆对单个预制节理、多个预制节理或三维节理的研究，研究锚杆与节理的角度、锚杆预紧力等对锚杆对节理的控制效果。通过研究锚杆对预制裂隙的作用来推广到整个塑性区围岩中。巷道破裂围岩是经过卸荷作用发生破坏形成的包含有裂隙的块体结构。由于结构上的差异，自然形成的破裂围岩体变形破坏特征与碎石、完整块体以及人工预制节理岩体锚固体变形破坏特征有较大的差别，目前针对破裂围岩锚固体变形破坏特征的研究较少。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、试验效果好的研究锚杆控制塑性区围岩非连续变形作用的装置。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种研究锚杆控制塑性区围岩非连续变形作用的装置，包括左侧挡板、右侧挡板、前部挡板、后部挡板、顶部传力板、底板以及反力板，所述左侧挡板、右侧挡板、前部挡板、后部挡板、顶部传力板、底板构成六面立方体结构，所述左侧挡板两端与右侧挡板两端通过水平拉杆固定连接，左侧挡板、右侧挡板后端内侧均焊接一块用于限制后部挡板受力后向后移动的限位板，所述反力板位于前部挡板前方且与前部挡板平行，反力板通过反力板拉杆固定在位于六面立方体结构前部的水平拉杆上，所述前部挡板和后部挡板相同位置处设有用于安装不同密度锚杆的钻孔Ⅰ，所述前部挡板与反力板之间放置自锁式液压千斤顶。

上述研究锚杆控制塑性区围岩非连续变形作用的装置，所述左侧挡板、右侧挡板结构相同，所述左侧挡板的四个角上均钻有钻孔Ⅱ，采用四根水平拉杆穿过左侧挡板、右侧挡板上的钻孔Ⅱ将左侧挡板、右侧挡板固定在一起防止发生相对移动。

上述研究锚杆控制塑性区围岩非连续变形作用的装置，所述后部挡板的两端后部各切割出一个缺口，通过缺口与左侧挡板、右侧挡板的限位板结合，限制后部挡板向后移动。

上述研究锚杆控制塑性区围岩非连续变形作用的装置，所述后部挡板顶部钻有用于安装吊环的带螺纹的钻孔Ⅲ。

上述研究锚杆控制塑性区围岩非连续变形作用的装置，所述的反力板上布置有四个钻孔Ⅳ，反力板通过钻孔Ⅳ与反力板拉杆连接，使反力板承载的同时不发生位移。

上述研究锚杆控制塑性区围岩非连续变形作用的装置，所述水平拉杆两端进行套丝，用于将左侧挡板、右侧挡板固定住，在水平拉杆的中间位置进行铣平处理，用于安装电阻应变片测量水平拉杆受到的拉力。

上述研究锚杆控制塑性区围岩非连续变形作用的装置，所述顶部传力板由四块不同尺寸的方形钢板焊接而成，四块方形钢板从上而下直径逐渐增大。

上述研究锚杆控制塑性区围岩非连续变形作用的装置，所述反力板拉杆由一个中间含有钻孔Ⅴ的方形钢板与经过套丝的螺杆焊接而成。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型采用压力机通过顶部传力板对试件施加轴向压力，左侧挡板、右侧挡板、前部挡板、后部挡板限制试件的位移，以此达到根据试验方案对试件进行不同破裂程度预裂的目的；然后，通过施加不同支护强度、不同预紧力的锚杆，借用若干监测手段对锚杆的锚固力变化、试件的径向位移、水平拉杆受力变化等数据进行监测，来研究锚杆对控制塑性区不同破裂程度围岩的非连续变形的控制作用，具有结构简单、紧凑，容易加工和装配，以及造价低的优点。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为图1中左侧挡板的结构示意图。

图3为图2的侧视图。

图4为图1中前部挡板的正视图。

图5为图4的俯视图。

图6为图1中后部挡板的正视图。

图7为图6的俯视图。

图8为图1中反力板的正视图。

图9为图8的侧视图。

图10为图1中水平拉杆的结构示意图。

图11为图1中顶部传力板的正视图。

图12为图11的俯视图。

图13为图1中反力板拉杆的正视图。

图14为图13的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1-图14所示，一种研究锚杆控制塑性区围岩非连续变形作用的装置，包括左侧挡板1、右侧挡板2、前部挡板4、后部挡板3、顶部传力板、底板24以及反力板5，所述左侧挡板1、右侧挡板2、前部挡板4、后部挡板3、顶部传力板、底板24构成六面立方体结构，所述左侧挡板1两端与右侧挡板2两端通过水平拉杆6固定连接以限制左侧挡板1、右侧挡板2的横向移动，左侧挡板1、右侧挡板2后端内侧均焊接一块用于限制后部挡板3受力后向后移动的限位板12，所述反力板5位于前部挡板4前方且与前部挡板4平行，反力板5通过反力板拉杆7固定在位于六面立方体结构前部的水平拉杆6上。左侧挡板1、右侧挡板2、前部挡板4、后部挡板3围成的空间用于放置在模具中制作的相似材料试件或原岩试件。所述前部挡板4与反力板5之间放置自锁式液压千斤顶，随所处塑性区位置的不同，试件所需要的围压条件不同，通过千斤顶调节需要施加的应力来模拟实际围压条件。

如图2、图3所示，所述左侧挡板1、右侧挡板2结构相同，所述左侧挡板1的四个角上均钻有钻孔Ⅱ10，采用四根水平拉杆6穿过左侧挡板1、右侧挡板2上的钻孔Ⅱ10将左侧挡板1、右侧挡板2固定在一起防止发生相对移动。

如图4、图5、图6、图7所示，所述前部挡板4和后部挡板3相同位置处设有用于安装不同密度锚杆的钻孔Ⅰ8，所述后部挡板3的两端后部各切割出一个缺口23，通过缺口23与左侧挡板1、右侧挡板2的限位板12结合，限制后部挡板3向后移动。所述前部挡板4、后部挡板3顶部均钻有带螺纹的钻孔Ⅲ11，用于安装吊环，便于运输。

如图8、图9所示，所述反力板5上布置有四个钻孔Ⅳ13，反力板5通过钻孔Ⅳ13与反力板拉杆7连接，使反力板5承载的同时不发生位移。

如图10所示，所述水平拉杆6两端进行套丝，用于将左侧挡板1、右侧挡板2固定住，在水平拉杆6的中间位置14进行铣平处理，用于安装电阻应变片测量水平拉杆6受到的拉力。

如图11、图12所示，所述顶部传力板用于将压力机施加的力均匀地传递到试件9上，顶部传力板由四块不同尺寸的方形钢板Ⅰ18、方形钢板Ⅱ19、方形钢板Ⅲ20、方形钢板Ⅳ21焊接而成，方形钢板Ⅰ18、方形钢板Ⅱ19、方形钢板Ⅲ20、方形钢板Ⅳ21从上而下直径逐渐增大。

如图13、图14所示，所述反力板拉杆7由一个中间含有钻孔Ⅴ16的方形钢板15与经过套丝的螺杆17焊接而成。

本实用新型的工作过程为：将所述装置组装在一起，然后将试件9放置于装置中即可按照试验方案进行试验。采用压力机通过顶部传力板对试件9施加轴向压力，左侧挡板1、右侧挡板2、前部挡板4、后部挡板3限制试件的位移，以此达到根据试验方案对试件进行不同破裂程度预裂的目的；然后，通过施加不同支护强度、不同预紧力的锚杆，借用若干监测手段对锚杆的锚固力变化、试件的径向位移、水平拉杆6受力变化等数据进行监测，来研究锚杆对控制塑性区不同破裂程度围岩的非连续变形的控制作用，能够真实反映巷道围岩塑性破坏后的裂隙分布规律，对模拟锚杆对塑性区破裂围岩非连续变形的控制作用具有较好的效果，具有结构简单、紧凑，容易加工和装配，以及造价低的优点。