測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)方法及裝置的制造方法
【專利摘要】一種測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)方法及裝置，適用于水作用下樹脂圍巖界面粘結(jié)力損傷的測(cè)試研究。采用精密儀器控制水量、水壓模擬動(dòng)態(tài)水流，通過水管流向鋼管內(nèi)，錨固完成后，利用無縫鋼管模擬錨桿(索)鉆孔，以混凝土為相似材料模擬鉆孔圍巖，通過水壓表和水量控制閥控制水流狀態(tài)，采用臥式拉拔試驗(yàn)機(jī)加載，測(cè)得不同水量、水壓作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷規(guī)律?？偨Y(jié)得出水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力變化規(guī)律。有助于研究鉆孔淋(涌)水對(duì)樹脂錨桿錨固性能的影響，并且對(duì)深入探索水作用下樹脂錨固界面力學(xué)性質(zhì)損傷機(jī)理研究起著重要的基礎(chǔ)作用。
【專利說明】
測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)裝置及方法，尤其是一種測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)方法及裝置。【背景技術(shù)】
[0002]目前，以樹脂錨桿(索)為主體的支護(hù)技術(shù)已經(jīng)成為我國隧(巷)道圍巖控制的主要發(fā)展方向。但是由于巷道圍巖地質(zhì)條件復(fù)雜多變，比如鉆孔過程產(chǎn)生的裂隙貫通圍巖含水層時(shí)，水將沿著各種結(jié)構(gòu)面或支護(hù)鉆孔運(yùn)移、下滲，在該過程中，水會(huì)引起錨固界面力學(xué)性質(zhì)弱化，從而導(dǎo)致錨桿支護(hù)效果大大降低，使得水對(duì)樹脂錨桿錨固性能弱化程度的研究成為當(dāng)前一大熱點(diǎn)。如今國內(nèi)學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)一系列理論和試驗(yàn)研究，總結(jié)出水對(duì)隧(巷)道圍巖樹脂錨固承載能力的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是錨桿鉆孔動(dòng)態(tài)水流過程中，水可減慢樹脂固化劑反應(yīng)速度，易造成錨固劑被沖失，導(dǎo)致實(shí)際錨固長度減小，錨桿與巖體的黏結(jié)強(qiáng)度降低，引起錨固松弛、失效;二是水與樹脂錨固承載體相互作用時(shí)，其物理化學(xué)作用具有顯著的時(shí)間相關(guān)性，物理作用表現(xiàn)為巖石力學(xué)參數(shù)會(huì)折減，其強(qiáng)度被弱化，塑性特性顯著，與樹脂錨固劑之間形成軟弱膠結(jié)面，削減巖石與樹脂錨固劑界面黏結(jié)強(qiáng)度;化學(xué)作用表現(xiàn)為因錨桿、托盤銹蝕而力學(xué)性能降低，直接影響錨桿使用壽命。目前，國內(nèi)外學(xué)者從鉆孔淋水量、裂隙水壓力等方面研究了錨桿(索)對(duì)錨固力的影響及錨桿腐蝕機(jī)制，但對(duì)于水作用下樹脂錨固界面力學(xué)性質(zhì)弱化作用機(jī)理研究尚不明確。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是提供了一種測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)方法，為水作用下樹脂圍巖界面粘結(jié)力損傷測(cè)試以及鉆孔淋(涌)水作用下普通樹脂錨固劑和防水型樹脂錨固劑錨固效果差異性研究提供一種新的思路。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明的測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)裝置，包括錨桿錨固平臺(tái)、控制錨桿錨固平臺(tái)的錨桿錨固鉆機(jī)操作平臺(tái)，錨桿錨固平臺(tái)的一側(cè)設(shè)有與水源相連的自吸式水栗，自吸式水栗上設(shè)有壓力表和水量調(diào)節(jié)控制閥，所述自吸式水栗的出口經(jīng)水管連有一內(nèi)螺紋套管，所述的內(nèi)螺紋套管經(jīng)固定架設(shè)在錨桿錨固平臺(tái)上，內(nèi)螺紋套管上螺紋連有無縫鋼管，無縫鋼管一端外部加工有外螺紋，無縫鋼管內(nèi)設(shè)有錨桿并充填有混凝土。
[0005]所述的內(nèi)螺紋套管左端部開有9個(gè)均勻分布的透水孔，每個(gè)直徑3_。
[0006]所述的內(nèi)螺紋套管的長度為32mm，外徑為63mm。[〇〇〇7] 所述無縫鋼管的長度為200?400mm，外徑為60mm，內(nèi)徑為48mm。
[0008]所述無縫鋼管一端外部加工的外螺紋長度為30mm。[〇〇〇9]使用上述裝置的測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)方法，包括如下步驟:
[0010] a.在自吸式水栗出水口連接可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水壓的壓力表，量程為0?IMP;將無縫鋼管連接在內(nèi)螺紋鋼管一端，內(nèi)螺紋鋼管另一端與進(jìn)水管路相連，確保連接緊密；
[0011]b.打開自吸式水栗，通過水量控制閥調(diào)節(jié)水流量大小，水流通過內(nèi)螺紋套管左端部均勻分布的小孔注入無縫鋼管，并保持水流速度不變；
[0012]c.在無縫鋼管內(nèi)放入礦用樹脂錨固劑，利用錨桿錨固裝置將錨桿旋進(jìn)無縫鋼管內(nèi)進(jìn)行錨固，錨固時(shí)連續(xù)攪拌不停頓，盡量保持錨桿桿體位于鋼管軸線居中的位置，待錨固劑固化3min具有一定初凝聚力后，卸下內(nèi)裝錨桿的無縫鋼管錨固體，放置1小時(shí)；
[0013]d.利用LW1000型臥式拉力試驗(yàn)機(jī)對(duì)錨固在無縫鋼管內(nèi)的錨桿進(jìn)行破壞拉拔試驗(yàn)， 拉拔試驗(yàn)過程中，通過電腦輸出的拉拔力與位移關(guān)系曲線圖，記錄該錨桿的最大拉拔力，完成測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)。
[0014]所述的無縫鋼管采用內(nèi)壁光滑的無縫鋼管，試驗(yàn)之前，提前在無縫鋼管內(nèi)壁上均勾涂抹一層模擬圍巖的混凝土。
[0015]所述無縫鋼管內(nèi)壁上均勻涂抹的一層模擬圍巖的混凝土為相似圍巖的混凝土材料。
[0016]所述礦用樹脂錨固劑的環(huán)形厚度為3?4mm，混凝土內(nèi)徑與錨桿直徑之差在6? 8mm 〇
[0017]有益效果:本發(fā)明適用于水作用下樹脂圍巖界面粘結(jié)力損傷的測(cè)試研究，通過在錨桿(索)錨固過程中，采用精密儀器控制水量、水壓模擬動(dòng)態(tài)水流，通過水管流向鋼管內(nèi)， 錨固完成后，利用臥式錨桿拉拔機(jī)加載，測(cè)得不同水量、水壓作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷規(guī)律。該模擬試驗(yàn)方法對(duì)研究水作用下樹脂錨桿錨固性影響具有重要的理論指導(dǎo)意義。 有助于研究水對(duì)樹脂錨桿錨固性能和不同樹脂錨固劑類型錨固效果的影響，并且為水作用下樹脂錨固界面力學(xué)性質(zhì)弱化機(jī)理研究提供技術(shù)幫助。通過調(diào)節(jié)水壓及流量的大小來模擬隧(巷)道錨桿(索)錨固過程中鉆孔水流狀態(tài)，利用錨桿鉆機(jī)平臺(tái)安裝錨桿(索)，這種實(shí)驗(yàn)方法方便快捷，操作更貼近現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，為提高相關(guān)的實(shí)驗(yàn)效率提供一種新的技術(shù)手段。并為探討錨桿(索)鉆孔不同水壓、水量作用下錨桿(索)樹脂錨固粘結(jié)力損傷規(guī)律和進(jìn)一步分析頂板淋(涌)水下錨桿(索)支護(hù)系統(tǒng)性能退化失效機(jī)理提供一種新的實(shí)驗(yàn)思路?！靖綀D說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的錨桿/索錨固過程鉆孔水流及水壓控制裝置示意圖；
[0019]圖2(a)為本發(fā)明的無縫鋼管右視圖；
[0020]圖2(b)為本發(fā)明的無縫鋼管正視圖；[0021 ]圖3為本發(fā)明的內(nèi)螺紋套管立體圖；[〇〇22]圖4(a)為內(nèi)螺紋套管左視圖；[〇〇23]圖4(b)為內(nèi)螺紋套管正視圖。
[0024]圖中:丨一錨桿;2一無縫鋼管;3一內(nèi)螺紋套管;4一水管;5—水壓表;6—自吸式水栗；[0〇25]7一水量控制閥;8—混凝土; 9一水源；10—錨桿錨固平臺(tái)；11 一錨桿錨固鉆機(jī)操作平臺(tái)?！揪唧w實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步描述:
[0027]本發(fā)明的測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)裝置，主要由錨桿1、無縫鋼管2、內(nèi)螺紋套管3、水管4、水壓表5、自吸式水栗6、水量控制閥7、混凝土8、水源9、錨桿錨固平臺(tái)10和錨桿錨固鉆機(jī)操作平臺(tái)11構(gòu)成。所述錨桿錨固鉆機(jī)操作平臺(tái)11設(shè)在錨桿錨固平臺(tái)10的一側(cè)，錨桿錨固平臺(tái)10的另一側(cè)設(shè)有與水源9相連的自吸式水栗6，自吸式水栗6上設(shè)有壓力表5和水量調(diào)節(jié)控制閥7,所述自吸式水栗6的出口經(jīng)水管4連有一內(nèi)螺紋套管3,內(nèi)螺紋套管3左端部開有9個(gè)均勻分布的透水孔，每個(gè)直徑3mm。所述的內(nèi)螺紋套管3經(jīng)固定架設(shè)在錨桿錨固平臺(tái)10上，內(nèi)螺紋套管3上螺紋連有無縫鋼管2，無縫鋼管采用內(nèi)壁光滑的無縫鋼管，鋼管內(nèi)壁上均勻涂抹有一層模擬圍巖的混凝土。無縫鋼管2—端外部加工有外螺紋， 外螺紋長度為30mm，內(nèi)螺紋套管3的長度為32mm，外徑為63mm。無縫鋼管2內(nèi)設(shè)有錨桿1并充填有混凝土8。所述無縫鋼管2的長度為200?400mm，外徑為60mm，內(nèi)徑為48mm。
[0028]本發(fā)明的測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)方法，具體步驟如下: [〇〇29] a.在自吸式水栗6出水口連接可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水壓的壓力表5，量程為0?IMP;將無縫鋼管2連接在內(nèi)螺紋鋼管3—端，內(nèi)螺紋鋼管3另一端與進(jìn)水管路4相連，確保連接緊密;所述的無縫鋼管2采用內(nèi)壁光滑的無縫鋼管，試驗(yàn)之前，提前在無縫鋼管內(nèi)壁上均勻涂抹一層模擬圍巖的混凝土 8;所述無縫鋼管2內(nèi)壁上均勻涂抹的一層模擬圍巖的混凝土 8為相似圍巖的混凝土材料；
[0030]b.打開自吸式水栗6，通過水量控制閥7調(diào)節(jié)水流量大小，并保持水流速度不變;水流通過內(nèi)螺紋套管3左端部均勻分布的小孔注入無縫鋼管內(nèi)；
[0031]C.在無縫鋼管2內(nèi)放入礦用樹脂錨固劑，所述礦用樹脂錨固劑的環(huán)形厚度為3? 4_，混凝土 8的內(nèi)徑與錨桿的直徑之差在6?8_;打開錨桿錨固安裝裝置旋鈕，帶動(dòng)錨桿進(jìn)行錨固，利用錨桿錨固裝置將錨桿1旋進(jìn)無縫鋼管2內(nèi)進(jìn)行錨固，錨固時(shí)連續(xù)攪拌不停頓，根據(jù)錨桿1反映情況決定推進(jìn)速度，并盡量保持錨桿桿體位于鋼管軸線居中的位置，待錨固劑固化3min具有一定初凝聚力后，卸下內(nèi)裝錨桿的無縫鋼管錨固體，放置1小時(shí)后進(jìn)行下一步操作；
[0032]d.利用LW1000型臥式拉力試驗(yàn)機(jī)對(duì)錨固在無縫鋼管2內(nèi)的錨桿進(jìn)行破壞拉拔試驗(yàn)，拉拔試驗(yàn)過程中，通過電腦輸出的拉拔力與位移關(guān)系曲線圖，記錄該錨桿的最大拉拔力，完成測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)裝置，其特征在于:它包括錨桿 錨固平臺(tái)(10)、控制錨桿錨固平臺(tái)(10)的錨桿錨固鉆機(jī)操作平臺(tái)(11)，錨桿錨固平臺(tái)(10) 的一側(cè)設(shè)有與水源(9)相連的自吸式水栗(6)，自吸式水栗(6)上設(shè)有壓力表(5)和水量調(diào)節(jié) 控制閥(7)，所述自吸式水栗(6)的出口經(jīng)水管(4)連有一內(nèi)螺紋套管(3)，所述的內(nèi)螺紋套 管(3)經(jīng)固定架設(shè)在錨桿錨固平臺(tái)(10)上，內(nèi)螺紋套管(3)上螺紋連有無縫鋼管(2)，無縫鋼 管(2) —端外部加工有外螺紋，無縫鋼管(2)內(nèi)設(shè)有錨桿(1)并充填有混凝土(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)裝置，其特征 在于:所述的內(nèi)螺紋套管(3)左端部開有9個(gè)均勻分布的透水孔，每個(gè)直徑3mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)裝置，其特 征在于:所述的內(nèi)螺紋套管(3)的長度為32mm，外徑為63mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)裝置，其特征 在于:所述無縫鋼管(2)的長度為200?400mm，外徑為60mm，內(nèi)徑為48mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)裝置，其特 征在于:所述無縫鋼管(2) —端外部加工的外螺紋長度為30mm。6.—種使用權(quán)利要求1所述裝置的測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)方 法，其特征在于，包括如下步驟:a.在自吸式水栗(6)出水口連接可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水壓的壓力表(5 )，量程為0?IMP;將無縫 鋼管(2)連接在內(nèi)螺紋鋼管(3)—端，內(nèi)螺紋鋼管(3)另一端與進(jìn)水管路(4)相連，確保連接 緊密；b.打開自吸式水栗(6)，通過水量控制閥(7)調(diào)節(jié)水流量大小，水流通過內(nèi)螺紋套管(3) 左端部均勻分布的小孔注入無縫鋼管，并保持水流速度不變；c.在無縫鋼管(2)內(nèi)放入礦用樹脂錨固劑，利用錨桿錨固裝置將錨桿(1)旋進(jìn)無縫鋼管 (2)內(nèi)進(jìn)行錨固，錨固時(shí)連續(xù)攪拌不停頓，盡量保持錨桿桿體位于鋼管軸線居中的位置，待 錨固劑固化3min具有一定初凝聚力后，卸下內(nèi)裝錨桿的無縫鋼管錨固體，放置1小時(shí)；d.利用LW1000型臥式拉力試驗(yàn)機(jī)對(duì)錨固在無縫鋼管(2)內(nèi)的錨桿進(jìn)行破壞拉拔試驗(yàn)， 拉拔試驗(yàn)過程中，通過電腦輸出的拉拔力與位移關(guān)系曲線圖，記錄該錨桿的最大拉拔力，完 成測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)方法，其特征 在于:所述的無縫鋼管(2)采用內(nèi)壁光滑的無縫鋼管，試驗(yàn)之前，提前在無縫鋼管內(nèi)壁上均 勻涂抹一層模擬圍巖的混凝土(8)。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)方法，其特征 在于:所述無縫鋼管(2)內(nèi)壁上均勻涂抹的一層模擬圍巖的混凝土(8)為相似圍巖的混凝土 材料。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)試水作用下樹脂錨固界面粘結(jié)力損傷的試驗(yàn)方法，其特征 在于:所述礦用樹脂錨固劑的環(huán)形厚度為3?4mm，即混凝土(8)內(nèi)徑與錨桿直徑之差在6? 8mm 〇
【文檔編號(hào)】G01N19/04GK106018271SQ201610323849
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月16日
【發(fā)明人】姚強(qiáng)嶺, 種照輝, 李學(xué)華, 王騰, 張博, 陳 田, 鞠明和, 梁順, 衛(wèi)斐
【申請(qǐng)人】中國礦業(yè)大學(xué)