(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211462843.4 (22)申请日 2022.11.22 (71)申请人 山东建筑大学 地址 250000 山东省济南市历城区临港开 发区凤鸣路10 00号 (72)发明人 王洪涛　赵明珠　李建华　宣兆腾　 高广龙　解学磊　赵万里　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 陈晓敏 (51)Int.Cl. G01N 3/10(2006.01) G01N 3/24(2006.01) G01N 3/36(2006.01) G01N 3/02(2006.01)G01M 13/00(2019.01) (54)发明名称 一种用于锚杆或锚索力学性能的多功能试 验系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于锚杆或锚索力学性 能的多功能试验系统及方法， 属于锚 杆或锚索力 学性能试验装置技术领域， 包括外部主加载装 置， 外部主加载装置包括两相对设置的端部反力 结构， 端部反力结构中部固定中空加载油缸， 中 空加载油缸端部设有中空加载板； 端部反力结构 之间空间设置内部约束装置， 内部约束装置包括 两相对设置的反力约束挡板， 反力约束挡板中部 开设条形槽口； 反力约束挡板之间安装L形试块 或围岩试块， 通过中空加载油缸和中空加载板对 L形试块或围岩试块进行加载； 由外部主加载装 置和内部约束装置配合， 进行锚 杆或锚索多角度 单剪试验或多工况锚固围岩承载性能试验或多 工况锚固拉拔试验， 解决了 现有试验装置存在开 展试验单一的问题。 权利要求书2页 说明书8页 附图9页 CN 115493942 A 2022.12.20 CN 115493942 A 1.一种用于锚杆或锚索力学性 能的多功能试验系统， 其特征是， 包括外部主加载装置， 所述外部主加载装置包括两相对设置的端部反力结构， 端部反力结构中部固定中空加载油 缸， 中空加载油缸端部 设有中空加载板， 由中空加载油缸推动中空加载板进行加载； 所述端 部反力结构之间空间设置内部约束装置， 内部约束装置包括两相对设置的反力约束挡板， 反力约束挡板中部开设条形槽口； 所述反力约束挡板之间安装满足多种 试验工况 的L形试 块或围岩试块， 通过中空加载油缸和中空加载板对L形试块或围岩试块进 行加载测试； 由外 部主加载装置和内部约束装置的配合， 进 行锚杆或锚索 多角度单剪试验或多工况锚固围岩 承载性能试验或多工况锚固拉拔试验。 2.如权利要求1所述的多功能试验系统， 其特征是， 所述中空加载油缸通过进出油管与 伺服油压加载控制系统相连， 以模拟加卸载、 恒加载压力及循环加卸载多种工况。 3.如权利要求1所述的多功能试验系统， 其特征是， 两所述端部反力结构间隔设置， 且 两端部反力结构的中空加载板相对设置； 两所述端部反力结构之间通过第一连接杆连接， 且两端部反力结构之间的间距可调。 4.如权利要求1所述的多功能试验系统， 其特征是， 两所述反力约束挡板间隔设置， 反 力约束挡板与端部反力结构相垂直； 两反力约束挡板之间通过第二连接杆连接； 所述反力 约束挡板底部 设置底板， 底板底部沿滑轨滑动， 滑轨底部 设置可调升底座， 可调升底座底部 设有可调升支撑， 内部约束装置在中空加载油缸推力作用下沿滑轨移动。 5.如权利要求1所述的多功能试验系统， 其特征是， 进行锚杆或锚索多角度单剪试验 时， 所述L形试块设置不同角度的开孔， 锚杆或锚索穿过L形试块的开孔和反力约束挡板的 条形槽口； 所述锚杆或锚索两端对应于条形槽口外侧均设置滚动托盘， 滚动托盘设有长条 状的开孔以供锚杆或锚索穿过； 所述锚杆或锚索端部在滚动托盘外侧 穿过调心垫块， 调心 垫块与滚动托盘配合处带有弧度， 以使调心垫块可转动； 所述调心垫块端部设置用于锁定 锚杆或锚索端头的锁具。 6.如权利要求1所述的多功能试验系统， 其特征是， 进行多工况锚固围岩承载性 能试验 时， 所述反力约束挡板之间设置两相对的横向推力垫块， 横向推力垫块和反力约束挡板相 垂直围成空间， 空间内设置围岩试块， 反力约束挡板顶部 设置顶部盖板； 所述反力约束挡板 的条形槽口处设置 槽型挡板 。 7.如权利要求1所述的多功能试验系统， 其特征是， 进行多工况锚固拉拔试验时， 所述 反力约束挡板之间设置两相对的横向推力垫块， 横向推力垫块和反力约束挡板相垂 直围成 空间， 空间内设置围岩试块， 反力约束挡板顶部设置顶部盖板； 所述反力约束挡板的条形槽 口处设置槽型挡板， 围岩试块供锚杆或锚索穿过， 锚杆或锚索顶部与顶部中空加载油缸连 接， 且锚杆或锚索顶部端头处设置锁具。 8.利用如权利要求1 ‑5任一项所述的多功能试验系统进行锚杆或锚索多角度 单剪试验 的方法， 其特 征是， 包括以下步骤： 将L形试块安装在内部约束装置中间； 锚杆或锚索依次穿过L形试块和反力约束挡板的条形槽口， 并在条形槽口外部利用滚 动托盘、 调心垫块与锁具对 锚杆或锚索进行安装； 对锚杆或锚索进行张拉， 达到设定拉力水平时， 停止张拉， 并利用锁具在锚杆或锚索两 端进行锁定；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115493942 A 2利用端部反力结构中部的中空加载油缸对L形试块左、 右两端进行加载测试， 加载过程 中记录锚杆或锚索轴力与剪力的试验数据。 9.利用如权利要求6所述的多功能试验系统进行多工况锚固围岩承载性能试验的方 法， 其特征是， 包括以下步骤： 在横向推力垫块安装完成后， 在内部约束装置的内部进行围岩试块制作； 在内部约束 装置顶部安装顶部 盖板； 利用中空加载油缸对围岩试块左、 右两端 进行加载测试， 达 到预设压力时， 停止加载； 移去顶部 盖板， 模拟围岩的开挖及开挖卸荷过程； 沿顶部对围岩试块进行钻孔， 在钻孔内安装锚杆或锚索， 并在钻孔外部通过锁具、 托盘 对锚杆或锚索进行固定安装； 利用中空加载油缸对围岩试块左、 右两端继续进行加载， 直至试件破坏， 记录试验过程 中的试验数据， 得到锚固围岩复合承载性能。 10.利用如权利要求7所述的多功能试验系统进行多工况锚固拉拔试验的方法， 其特征 是， 包括以下步骤： 在横向推力垫块安装完成后， 在内部约束装置的内部进行围岩试块制作； 在内部约束 装置顶部安装顶部 盖板； 沿顶部盖板开孔对围岩试块顶部进行钻孔， 并在钻孔内进行锚杆或锚索安装， 且保证 锚杆或锚索伸出顶部 盖板设定高度； 利用中空加载油缸对围岩试块左、 右两端 进行加载测试， 达 到预设压力时， 停止加载； 在围岩试块顶部通过顶部中空加载油 缸进行张拉， 并记录预设压力对应的拉力值， 从 而得到不同围岩应力作用下的锚杆或锚索锚固拉拔力学性能。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115493942 A 3