1.一种模拟深部地层锚杆拉拔试验装置,试验装置的压力工作罐内放置有预制的混凝土,混凝土内预留有用于放置锚杆的锚杆孔,其特征在于,所述试验装置包括:供压机构、供渗机构和拉拔机构;供压机构,包括橡胶水袋和水袋供水管,所述橡胶水袋包裹在混凝土的周向外部,所述水袋供水管贯穿压力工作罐并连通橡胶水袋,用于模拟巷道内的围岩压力;供渗机构,包括渗流压力储水箱和渗流压力供水管,所述渗流压力储水箱固定在混凝土的上侧,所述渗流压力储水箱底部设有渗水孔,所述渗流压力供水管贯穿压力工作罐并连通渗流压力储水箱,用于模拟巷道内的渗透压力;所述混凝土和渗流压力储水箱的外侧包裹有塑封膜,所述渗流压力供水管贯穿塑封膜与渗流压力储水箱连通,用于防止渗流漏水;拉拔机构,包括固定板和拉拔装置,所述固定板位于所述压力工作罐的上侧,所述拉拔装置位于固定板上,所述锚杆贯穿固定板和拉拔装置,拉拔装置对锚杆进行拉拔,用于模拟锚杆所承受的拉拔力;所述拉拔机构还包括轴向位移测量装置和压力传感器;所述拉拔装置为千斤顶;所述固定板包括上固定板和下固定板,所述锚杆贯穿上固定板,锚杆通过锁具固定在上固定板上,所述下固定板位于所述压力工作罐的上侧,下固定板与压力工作罐的连接处设有压力传感器;下固定板的上侧中部设有空心柱塞的千斤顶,千斤顶左右两侧的下固定板上均设有轴向位移测量装置;所述锚杆的上部从上至下依次贯穿上固定板、千斤顶的柱塞腔体、下固定板、工作罐的上盖板和渗流压力储水箱;所述锚杆的下部位于所述锚杆孔内,锚杆与锚杆孔的内侧壁间设有间隙,间隙内注有锚固剂;所述锚杆的下部设有安装槽,所述安装槽内设有光纤光栅应变传感器;所述水袋供水管上设有水温水压控制仪,用于控制流向所述橡胶水袋内水的流量和温度;所述供渗机构还包括渗流压力控制仪,所述渗流压力控制仪设置在所述渗流压力供水管上,用于控制流向所述渗流压力储水箱内水气的流量;所述轴向位移测量装置为振弦式钢筋应力计,振弦式钢筋应力计的底部位于下固定板上,振弦式应力计的顶部顶靠上固定板。
2.如权利要求1所述的一种模拟深部地层锚杆拉拔试验装置,其特征在于,所述混凝土为圆柱状带锚杆孔的混凝土,混凝土的尺寸为外径120-180mm、高280mm,锚杆孔的尺寸为直径36-42mm、高250mm。
3.如权利要求1所述的一种模拟深部地层锚杆拉拔试验装置,其特征在于,所述压力工作罐为圆柱形压力工作罐,圆柱形压力工作罐的尺寸为直径300-400mm、高350mm,压力工作罐承受的最高压力为30MPa,且所述压力工作罐上设有释放压力的出气阀。
4.一种使用权利要求1-3任一项所述模拟深部地层锚杆拉拔试验装置的试验方法,其特征在于,所述试验方法包括如下步骤:步骤一,混凝土试件的制备:根据煤矿巷道的现场岩石力学性能选取混凝土浆液的配比,然后将混凝土浆液注入到模具中塑形并在常温下养护,养护好的混凝土进行脱模,在养护好的混凝土上先钻取放置锚杆的锚杆孔,得到混凝土试件,备用;步骤二,锚杆试件的制备:在锚杆试件下部利用车床铣出一个安装槽,然后在安装槽中设置光纤光栅应变传感器,并用硅胶进行封装,得到锚杆试件,备用;步骤三,拉拔实验装置的安装:先将步骤二制得的锚杆试件放置到步骤一制得的混凝土试件的锚杆孔内,并放入锚固剂,待锚杆在锚杆孔内锚固后将带有锚杆的混凝土试件放置到压力工作罐中;将渗流压力供水管的出水端贯穿塑封膜和渗流压力储水箱的箱体后与渗流压力储水箱的储水腔连通;通过水袋供水管向橡胶水袋中进行供水,橡胶水袋将混凝土进行包裹挤压,再通过水温 水压控制仪来对水袋供水管中的水温和水压进行控制,达到测量所需的温度和压力,将压力工作罐进行封闭,然后打开压力工作罐上的出气阀,再持续向橡胶水袋中充入水压,直至达到试验所需围压;将压力传感器、空心柱塞的千斤顶、锁具和固定板依次固定在锚杆上,并在下固定板上安装轴向位移测量装置;将压力传感器和光纤光栅应变传感器分别连接各自相应的记录仪;步骤五,试验的操作和数据的记录:打开渗流压力控制仪和水温 水压控制仪给混凝土试件施加渗透压力和一定温度下的模拟围岩压力,利用空心柱塞的千斤顶对锚杆施加不同的加压方式,直至锚杆从混凝土试件中被完全拔出,观察并记录在拔出过程中的锚杆的应力和应变以及锚杆的轴向位移的距离。