边坡支护锚杆强度测试技术的应用与研究

刘建章

（山东省地质矿产勘查开发局第四地质大队（山东省第四地质矿产勘查院），山东 潍坊 261021）

1 支护锚杆强度测试装置的结构设计

如图1~3共同所示，支护锚杆强度测试装置，包括上表面设有开关13的底板1和下表面设有若干均匀分立柱6的顶板7，底板1与顶板7通过立柱6连接，底板1的上表面设有电动推杆14，电动推杆14的活动端设有压力启停机构。

图1 为支护锚杆强度测试装置的结构示意图

底板1的表面设有固定机构，承载板8的上表面开设有与固定机构适配的弧形槽81，所述顶板7的下表面设有夹持机构，所述承载板8的中部开设有与夹持机构适配的柱形槽82。

压力开关10的输出端和开关13的输出端均与电动推杆14的输入端电连接，开关13的输入端和压力开关10的输入端均与外置电源的输出端电连接。本文所使用的压力开关10和电动推杆14等均为现有技术中的常用电子元件，其工作方式及电路结构均为公知技术，在此不作赘述。

图2 为图1的左视结构示意图

图3 为图1的仰视结构示意图

2 固定机构的结构设计

底板1的表面设有固定机构，承载板8的上表面开设有与固定机构适配的弧形槽81，固定机构包括侧面开设有工字槽的固定座3，工字槽内滑动设有工字滑块2，工字滑块2上表面设有固定板4，固定板4的水平段上表面开设有两个对称设置的有螺纹孔，螺纹孔内均螺纹连接有固定螺栓41，固定螺栓41的底部转动连接有弧形压板5，在锚杆弯矩测试时，固定板4可以移动，方便于锚杆的放置，再通过弧形压板5固定，可以限制锚杆的滚动，另外承载板8上开设的弧形槽81，可以保证在施力后均匀弯曲，且避免侧滑现象发生，提高了实验的准确性和安全性。

3 压力启停机构的结构设计

电动推杆14的活动端设有压力启停机构，压力启停机构包括承载板8，承载板8的上表面开设有若干个均匀分布的光孔，承载板8的下方设有压力开关10，压力开关10的下表面设有移动板12，移动板12的上表面设有若干个均匀分布且外周侧套有弹簧11的竖杆9，竖杆9活动穿插在光孔的内部，竖杆9通过光孔可以对承载板8进行限位，防止承载板8偏移，承载板8不受力时，弹簧11可以将承载板8和移动板12远离开，防止压力开关10被误触。

4 夹持机构的结构设计

如图4和图5所示，顶板7下表面设有夹持机构，承载板8的中部开设有与夹持机构适配的柱形槽82，夹持机构包括圆盘71，圆盘71的下表面开设有与柱形槽82对应设置的通孔74，圆盘71内部开设有若干矩形槽75，矩形槽75靠近通孔74的侧面与通孔74连通，矩形槽75内设有减震器72，减震器72的移动端设有接触块73，接触块73与矩形槽75滑动接触，接触块73为直角梯形，且斜腰面为接触块73的下端面，夹持机构可以在锚杆插入圆盘71的通孔74内后，自动地夹持住锚杆，同时所有的接触块73对锚杆进行限位，使锚杆轴线与电动推杆14的轴线重合，可以确保在抗压测试时，避免施力的方向偏移。

图4 为夹持机构的结构示意图

图5 为图2中A处的放大结构示意图。

5 边坡支护锚杆强度测试装置的使用方法如下

在使用时，轴向应力测试：

（1）先将压力开关10调试到压应力测试需要的应力阈值，再将待测试锚杆的一端插入圆盘71的通孔74中，继续推进锚杆，锚杆使接触块73移动，从而减震器72收缩，当锚杆不能继续推进时，减震器72伸长，并且推动接触块73移动，所有接触块73夹持住锚杆，并对锚杆定位，观察锚杆状态，锚杆是否倾斜，若锚杆倾斜可以扶正。

（2）确认锚杆状态正常后，通过开关13使电动推杆14活动端上移，带动压力启停机构上移，当锚杆的另一端接触到承载板8的柱形槽82后，进入加载测试阶段，电动推杆14继续伸长，竖杆9从光孔中穿出，弹簧11压缩，承载板8的下表面接触到压力开关10，压力开关10开始受力，当压力开关10受到的应力达到所设定的阈值后，压力开关10触动，使电动推杆14回缩。

（3）电动推杆14完全回缩后，锚杆仍夹持在通孔74中，观察锚杆状态，若锚杆正常证明测试合格，锚杆损坏证明测试不合格，下拉锚杆，减震器72带动接触块73移动，随后取下锚杆，轴向应力测试完成。

弯应力测试：

（1）将压力开关10调试到弯应力测试所需要的压力阈值，沿工字槽移动固定板4，使固定板4远离固定座3的竖直板，往固定板4固定座3的竖直板之间放入待测锚杆，并使锚杆能与承载板8的弧形槽81贴合，同时锚杆的两端均长出于夹持机构和压力启停机构的侧面即可。

（2）再次移动固定板4，使固定板4的水平板与固定座的竖板接触，随后拧动固定螺栓41，固定螺栓41推动弧形压板5下移，使弧形压板5的弧形贴紧锚杆，对锚杆限位并压紧，并观察锚杆状态，若锚杆没有水平，通过固定螺栓41调整，将锚杆调试水平。

（3）锚杆状态正常后，通过开关13启动电动推杆14，电动推杆14活动端上移，带动压力启停机构上移，电动推杆14活动端持续上移，竖杆9从光孔中穿出，弹簧11压缩，承载板8的下表面接触到压力开关10，压力开关10开始受力，当压力开关10受到的应力达到所设定的阈值应力后，压力开关10触动，使电动推杆14回缩。

（4）电动推杆14回缩后，锚杆仍被固定机构压紧，观察锚杆状态，若锚杆过度弯曲测试不合规格，锚杆弯曲正常锚杆合格，松动固定螺栓41，固定螺栓41上移带动弧形压板5远离锚杆，移动固定板4，并取下锚杆，完成弯应力测试。

6 结语

本文设计的边坡支护锚杆强度测试装置结构简单，可以对锚杆的轴向应力和弯应力进行受力测试，功能多样，且测试速度快，可以节约时间，提高工作效率，操作简易，使用方便。