(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 202210410651.2 (22)申请日 2022.04.19 (71)申请人 中国矿业大 学 地址 221116 江苏省徐州市大 学路1号中国 矿业大学 (72)发明人 张农　何哲　魏群　谢正正　 安衍培　郭丰　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 专利代理师 李悦声 (51)Int.Cl. G01N 3/24(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) (54)发明名称 复杂工况下锚杆/索剪切性能测试装置及操 作方法 (57)摘要 本发明公开一种复杂工况下锚 杆/索剪切性 能测试装置及操作方法， 尤其适用于水利、 隧道、 矿山的锚 杆/索支护领域。 基于万能试验机， 包括 底座， 底座上垂直设有平行设置的侧低座和侧高 座， 其中底座与侧低座之间设有高度可调的垫 板， 侧低座和侧高座之间设有用以改变剪切间隙 的间距调整装置， 侧低座和侧高座上均设有用以 固定被测锚 杆/索的锚杆/索夹持机构， 侧低座的 锚杆/索夹持机构通过调整不同高度的垫板从而 改变被侧低座和侧高座夹持的测锚 杆/索的水平 角度， 侧低座与侧高座之间的剪切间隙中垂直设 有剪切头。 其结构简单、 使用方便、 功能可扩展 性 好、 适用性 好。 权利要求书2页 说明书5页 附图8页 CN 114894636 A 2022.08.12 CN 114894636 A 1.一种复杂工况下锚杆/索剪切性能测试装置， 其特征在于： 设置在万能试验机上使 用， 包括底座(18)， 底座(18)上垂直设有平行设置的侧低座(2)和侧高座(12)， 其中底座 (18)与侧低座(2)之间设有高度可调的垫板(19)， 通过调节垫板(19)从而调整侧低座(2)的 高度； 侧低座(2)和侧高座(12)之间设有用以改变剪切间隙的间距调整装置， 通过调节间距 调整装置从而改变侧低座(2)和侧高座(12)在底座(18)上的相对位置， 实现针对测试试样 的不同剪切间隙； 侧低座(2)和侧高座(12)上均设有用以固定被测锚杆/索(3)的锚杆/索夹 持机构， 侧低座(2)的锚杆/索夹持机构通过调整不同高度的垫板(19)从而改变被侧低座 (2)和侧高座(12)夹持的测锚杆/索(3)的水平角度， 侧低座(2)与侧高座(12)之间的剪切间 隙中垂直设有剪切头(10)， 剪切 头(10)中设有允许被测锚杆/索(3)穿过的通孔， 所述通孔 的角度与被测锚杆/索(3)在锚杆/索夹持机构上的夹持角度匹配。 2.根据权利要求1所述复杂工况下锚杆/索剪切性能测试装置， 其特征在于： 设置在剪 切头(10)两侧的侧 低座(2)与侧高座(12)之间根据剪切间隙分别设置有上垫板a(8)和上垫 板b(11)， 上垫板a(8)和上垫板b(11)的厚度根据需要设定， 若剪切间隙与剪切头(10)相同， 则无需设置上垫板a(8)和上垫板b(11)； 在上垫板a(8)和上垫板b(11)之间水平设置有U形 结构导向板(9)， 通过物理约束剪切头(10)使其只有一个向下的自由度。 3.根据权利要求2所述复杂工况下锚杆/索剪切性能测试装置， 其特征在于： 设有上垫 板a(8)的侧低座(2)上通过 水平设置的螺 栓a(6)在外侧设有防止衬座(5)滑动的挡板a(7)。 4.根据权利要求1所述复杂 工况下锚杆/索剪切性能测试装置， 其特征在于： 锚杆/索夹 持机构包括设置在侧低座(2)与侧高座(12)上且成对设置的衬座(5)， 成对设置的衬座(5) 中设有允许被测锚 杆/索(3)穿过的通孔， 不同的成对衬座(5)的通孔具有不同的角度， 通过 调整侧低座(2)下方垫板(19)的高度以安装不同角度的衬座(5)， 从而实现改变被测锚杆/ 索(3)的夹持角度， 调整侧低座(2)的高度具体通过更换不同高度的垫板(19)实现， 调整不 同的衬座(5)后同时更换与衬座(5)角度匹配的剪切头(10)实现对被测 锚杆/索(3)的不同 角度状态的剪切测试， 衬座(5)的外侧还设有旋紧在被测锚 杆/索(3)上的螺母(4)从而保证 被测锚杆/索(3)被固定在衬座(5)中不会移动， 其中一侧的螺母(4)与衬座(5)之间还设有 应力应变传感器(13)。 5.根据权利要求1所述复杂工况下锚杆/索剪切性能测试装置， 其特征在于： 间距调整 装置包括水平设置在一侧侧高座(12)上的螺栓b(15)， 通过旋转螺栓b(15)改变螺栓穿过侧 高座(12)指向侧低座(2)的长度并对侧低座(2)推动， 从而改变侧低座(2)和侧高座(12)之 间的间距。 6.根据权利 要求5所述复杂工况下锚杆/索剪切性能测试装置， 其特征在于： 螺栓b(15) 与侧高座(12)连接处设有防止衬座(5)滑动的挡板b(14)。 7.根据权利要求5所述复杂工况下锚杆/索剪切性能测试装置， 其特征在于： 侧低座(2) 底部连同垫板(19)通过垂直向上设置的螺钉b(17)与底板(18)连接， 测高座(12)通过垂直 向上设置的螺钉a(16)与底板(18)连接， 其中底板(18)与螺钉b(17)之间连接处为腰形孔， 使得螺钉b(17)沿着长度方向设有调节余 量， 便于根据垫 板(19)的尺寸变化进行匹配。 8.根据权利要求1所述复杂工况下锚杆/索剪切性能测试装置， 其特征在于： 在复杂工 况下锚杆/索剪切性能测试装置 两侧设有 多对用以安装搬运的吊环螺钉(1)。 9.根据权利要求1所述复杂工况下锚杆/索剪切性能测试装置， 其特征在于： 所述剪切权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114894636 A 2头(10)周围设有导向结构， 能够基于MTS伺服万能实验机完成实验， 它可以通过更换不同剪 切头(10)宽度模拟不同厚度岩层对杆体/锚索的错动， 模拟的最大厚度岩层宽度通过MTS伺 服万能试验机的空间决定 。 10.一种根据权利要求1所述复杂工况下锚杆/索剪切性能测试装置的操作方法， 其特 征在于具体步骤如下： 拼装锚杆/索剪切性能测试装置， 通过调 节需求直接更换垫板(19)对侧低座(2)的高度 进行调节， 实现对 锚杆/索受力角度的控制； 根据锚杆/索受力角 度选取合适的剪切头(10)， 安装匹配 的衬座(5)、 上垫板a(8)和上 垫板b(11)； 将被测锚杆/索(3)插入衬座(5)放入试验台中， 其中被测锚杆(3)需要进行两端车丝， 并配两套螺母(4)固定， 通过扭矩扳手或者单体钻机对螺母(4)预紧实现被测锚杆上不同的 预拉力； 被测锚索(3)利用锁具(4)在两侧将索体锁止固定， 通过张拉泵对被测锚索(3)单侧 进行张拉实现被测锚索上不同的预拉力； 将拼装锚杆/索剪切性能测试装置放入MTS电液伺服万能试验机， 并根据需要选择配以 应变仪和声发射设备监测数据， 操作万能试验机利用剪切头(10)对被测锚杆/索(3)进 行拉 剪试验， 记录其破断载荷、 延伸率和应力应 变曲线； 调节剪切头(10)的宽度从而对被测锚杆/索(3)剪切宽度的调整， 重复上述对被测锚 杆/索(3)检测的步骤； 调节螺栓b(15)从而调节侧高座(12)与侧低座(2)之间的剪切间隙， 并匹配安装相应尺 寸的上垫板a(8)和上垫板b(11)， 从而实现对被测锚 杆/索(3)剪切间隙的控制， 重复上述对 被测锚杆/索(3)检测的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114894636 A 3