本技術涉及深部地下工程結構安全與防護的，尤其是涉及一種錨固體結構抗沖擊性能原位測試系統(tǒng)及試驗方法。

背景技術：

1、隨著人類對地下空間的不斷開發(fā)利用，深部地下工程結構的安全與防護問題日益凸顯。以礦井、隧道為代表的諸多地下工程結構，不僅在地質條件復雜的地下環(huán)境中承受著巨大的外力作用，還可能面臨外部沖擊、爆炸等突發(fā)性事件的影響。因此，確保這些工程結構的安全性和穩(wěn)定性，對于保障人民生命財產安全和工程的長期穩(wěn)定運行具有重要意義。

2、錨桿支護技術在地下結構中發(fā)揮著至關重要的作用，通過在巖土體中植入高強度的錨桿，不僅能夠有效地提高圍巖的抗拉、抗壓能力，而且通過錨桿與圍巖之間的摩擦力和粘結力作用，形成穩(wěn)固的復合體，確保地下結構在復雜地質條件和外部動態(tài)荷載作用下的安全性和穩(wěn)定性，為地下空間的安全開發(fā)和利用提供了堅實的技術保障。

3、相關技術可參考公告號為cn110286029b的中國專利，公開了一種錨桿拉拔實驗裝置及系統(tǒng)，包括間隔設置的夾持盤和頂壓盤，夾持盤的邊緣通過多根連接桿與頂壓盤的邊緣連接；夾持盤的中部設有夾持桿，夾持桿沿背向頂壓盤的方向延伸；頂壓盤的中部設有通孔；連接桿上設有居中固定器。

4、針對上述中的相關技術，傳統(tǒng)的錨桿拉拔測試方法雖然在評估錨桿的錨固力方面發(fā)揮著重要作用，但它們通常無法同時在原位實現(xiàn)精準的高應力快速動態(tài)拉拔檢測，在實際地下工程中，錨桿在受到礦震、爆炸或其他動態(tài)荷載時的真實性能難以被準確評估，現(xiàn)有技術往往無法完全反映錨桿在實際工程環(huán)境中的動態(tài)響應。

技術實現(xiàn)思路

1、為了對錨桿在實際工程環(huán)境中的動態(tài)響應進行模擬，對錨桿的抗沖擊性能進行原位測試，本技術提供一種錨固體結構抗沖擊性能原位測試系統(tǒng)及試驗方法。

2、第一方面，本技術提供一種錨固體結構抗沖擊性能原位測試系統(tǒng)，采用如下的技術方案：

3、一種錨固體結構抗沖擊性能原位測試系統(tǒng)，包括固定在煤巖體內的錨桿，還包括有反力鋼架，所述反力鋼架上固定設置有液壓缸，所述液壓缸的活塞桿通過液壓裝置供油推動控制，所述錨桿遠離煤巖體一端通過擰固頭與液壓缸的活塞桿連接，所述擰固頭包括金屬外殼、錨桿夾具和活塞桿夾具，所述錨桿夾具和活塞桿夾具位于金屬外殼內部兩側，所述錨桿夾具和活塞桿夾具之間設置有荷載傳感器，所述金屬外殼上安裝有靠近錨桿一側的墊板，所述墊板內設置有位移傳感器，所述位移傳感器與液壓裝置相連，所述液壓缸的活塞桿端部設置有連接頭，所述活塞桿夾具與連接頭連接，所述錨桿夾具與錨桿連接。

4、通過采用上述技術方案，將擰固頭一端內置的錨桿夾具與錨桿固定連接，擰固頭另一端內置的活塞桿夾具與液壓缸活塞桿端部的連接頭固定連接，通過液壓裝置控制液壓缸工作，液壓缸活塞桿收縮，液壓缸的活塞桿通過擰固頭將拉拔力作用于錨桿上，以恒定速率實現(xiàn)原位下對錨固體的動態(tài)拉拔，對錨桿在實際工程環(huán)境中的動態(tài)響應進行模擬，對錨桿的抗沖擊性能進行原位測試，在試驗過程中，安裝在擰固頭內的荷載傳感器和位移傳感器同步采集拉拔過程中的數(shù)據(jù)，并通過有線傳輸反饋至伺服控制器并存儲至計算機，計算機通過輸出糾偏信號以實現(xiàn)對液壓缸內液壓油的伺服控制，使錨桿處于穩(wěn)定的加載狀態(tài)。

5、可選的，所述反力鋼架包括底座、連接架和兩個底托，所述底座固定安裝在連接架底部，兩個所述底托均固定安裝在連接架靠近煤巖體一側，且兩個所述底托與煤巖體抵接。

6、通過采用上述技術方案，反力鋼架上的底座和底托與煤巖體貼合，反力鋼架通過底托和底座與煤巖體固定，在動態(tài)加載時，底托和底座為反力鋼架進行支撐，提高反力鋼架在試驗過程中穩(wěn)定性，從而提高試驗過程中測量數(shù)據(jù)的精確性。

7、可選的，所述連接架上套設有套筒，所述套筒能夠沿連接架上下滑動，所述套筒上設置有用于安裝液壓缸的固定板，所述固定板與套筒一體成型，所述套筒上下兩端設置有用于與連接架可拆卸連接的固定扣，所述固定扣上設置有用于控制固定扣開合的撥桿。

8、通過采用上述技術方案，將反力鋼架上固定板通過套筒移動至連接架的合適位置后，壓緊兩個固定扣上的撥桿，對固定板位置進行調整，將固定板與液壓缸之間通過螺栓連接，從而方便對液壓缸的高度位置進行調整。

9、可選的，所述液壓裝置包括油箱、液壓泵、進油通道、出油通道和電磁換向閥，所述進油通道和出油通道均與電磁換向閥連通，所述電磁換向閥通過兩根油管與液壓缸端口連通，所述液壓泵連接有伺服控制器，所述伺服控制器與位移傳感器相連，所述進油通道上設置有蓄能器和溢流閥。

10、通過采用上述技術方案，通過伺服控制器控制液壓泵進行工作，伺服控制器控制液壓泵和蓄能器通過進油通道對液壓缸的進油量進行控制。

11、第二方面，本技術提供一種錨固體結構抗沖擊性能原位測試試驗方法，使用上述的錨固體結構抗沖擊性能原位測試系統(tǒng)，包括如下步驟：

12、s1、將反力鋼架固定安裝在煤巖體上，將液壓缸固定安裝在反力鋼架上；

13、s2、將擰固頭一端內置的錨桿夾具與錨桿固定連接，擰固頭另一端內置的活塞桿夾具與液壓缸活塞桿端部的連接頭固定連接；

14、s3、將液壓缸兩端的油管分別與液壓裝置的進油通道和出油通道連通；

15、s4、啟動伺服控制器，啟動液壓缸，液壓缸活塞桿收縮，擰固頭向遠離錨桿方向移動，對錨桿施加拉拔力；

16、s5、荷載傳感器對擰固頭受到拉拔力的大小進行采集，記錄拉拔力的大小和變化過程；

17、s6、位移傳感器采集墊板移動的距離，記錄位移傳感器移動的距離；

18、s7、錨桿上貼附有應變片，應變片監(jiān)測錨桿在拉拔作用下的應變變化。

19、可選的，在s2之前，還包括：

20、將反力鋼架上固定板通過套筒進行移動，液壓缸活塞桿位置與錨桿處于同一直線，壓緊兩個固定扣上的撥桿，將固定板與液壓缸之間通過螺栓連接，將反力鋼架上的底座和底托與煤巖體貼合。

21、可選的，在步驟s4中，還包括；

22、在計算機中輸入額定的高閾值和額定的低閾值，荷載傳感器將采集的拉拔力以實時數(shù)據(jù)發(fā)送給計算機，計算機將實時數(shù)據(jù)與高閾值和低閾值進行對比；

23、當實時數(shù)據(jù)不小于高閾值時，計算機向伺服控制器輸出負糾偏信號，伺服控制器向液壓泵發(fā)送指令，液壓泵減小輸送到液壓缸內液壓油的壓力；

24、當實時數(shù)據(jù)小于高閾值且大于低閾值時，計算機向伺服控制器輸出維持信號，液壓缸繼續(xù)持續(xù)當前工作；

25、當實時數(shù)據(jù)不大于低閾值時，計算機向伺服控制器輸出正糾偏信號，伺服控制器向液壓泵發(fā)送指令，液壓泵增大輸送到液壓缸內液壓油的壓力。

26、可選的，在s7之后，還包括；

27、伺服控制器向電磁換向閥輸出更換信號，電磁換向閥更換液壓油流動方向，更換液壓缸內液壓油的供給位置，液壓缸的活塞桿進行回推。

28、綜上所述，本技術包括以下至少一種有益技術效果：

29、將擰固頭一端內置的錨桿夾具與錨桿固定連接，擰固頭另一端內置的活塞桿夾具與液壓缸活塞桿端部的連接頭固定連接，通過液壓裝置控制液壓缸工作，液壓缸活塞桿收縮，液壓缸的活塞桿通過擰固頭將拉拔力作用于錨桿上，以恒定速率實現(xiàn)原位下對錨固體的動態(tài)拉拔，對錨桿在實際工程環(huán)境中的動態(tài)響應進行模擬，對錨桿的抗沖擊性能進行原位測試，在試驗過程中，安裝在擰固頭內的荷載傳感器和位移傳感器同步采集拉拔過程中的數(shù)據(jù)，并通過有線傳輸反饋至伺服控制器并存儲至計算機，計算機通過輸出糾偏信號以實現(xiàn)對液壓缸內液壓油的伺服控制，使錨桿處于穩(wěn)定的加載狀態(tài)。