一种锚固岩体扭转剪切试验装置及方法

1.一种锚固岩体扭转剪切试验装置，包括基座、第一连接架、第二连接架、双轴框架、加载油缸、轴向加载油缸和承压板，基座支撑装置本体，其特征在于，所述第一连接架和第二连接架之间设置有多个双轴框架；所述双轴框架上沿第一方向和第二方向分别设置有相对布置的加载油缸；所述第一连接架上沿第三方向设置有轴向加载油缸，第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向，第三方向垂直于第一方向和第二方向；所述加载油缸和轴向加载油缸的加载端与承压板相连，岩石试件放置在所述承压板围成的空间内；所述双轴框架呈矩形，双轴框架上设置的加载油缸分别布置在四条边上；所述加载油缸沿双轴框架上的滑动导轨沿边长方向移动。 2.根据权利要求1所述的一种锚固岩体扭转剪切试验装置，其特征在于，所述基座的上表面设置有通槽，通槽的深度大于加载油缸安装后的外露长度；所述第一连接架、第二连接架和双轴框架之间通过支柱连接，支柱的两端与第一连接架和第二连接架连接固定；所述支柱从双轴框架的四角位置穿过。 3.根据权利要求2所述的一种锚固岩体扭转剪切试验装置，其特征在于，所述第一连接架的中部沿第三方向设置的轴向加载油缸对所述岩石试件进行加载，第一连接架固定在基座上；所述第二连接架与相邻的双轴框架之间留设有间隙，第二连接架的中心留有试件通过空间。 4.根据权利要求1所述的一种锚固岩体扭转剪切试验装置，其特征在于，所述承压板包括扭转承压板、平面承压板和空心承压板；所述扭转承压板包括连接板、加载板和连轴，连接板与加载油缸的加载端相连，连接板和加载板之间设置有连轴；所述空心承压板设置在轴向加载油缸上；所述加载油缸上安装扭转承压板或平面承压板；所述承压板上设置有应力传感器。 5.根据权利要求4所述的一种锚固岩体扭转剪切试验装置，其特征在于，所述双轴框架呈矩形，双轴框架的四条边上分别设置1个或2个或多个加载油缸，所述加载油缸沿双轴框架上的滑动导轨沿边长方向移动。 6.根据权利要求5所述的一种锚固岩体扭转剪切试验装置，其特征在于，所述第一连接架和第二连接架之间设置有3个双轴框架，每个双轴框架上设置的加载油缸独立对试件加载，每个双轴框架的加载宽度相等或相差30～150mm。 7.一种锚杆锚固岩体的试验方法，利用权利要求1至6任一项所述的一种锚固岩体扭转剪切试验装置进行试验，其特征在于，步骤包括：步骤A 1 .制作相似材料的模拟试件，或取现场岩石制作模拟试件，将模拟试件表面打磨平整，模拟试件尺寸与承压板围成的空间尺寸匹配，从第二连接架一端将试件放入承压板围成的加载空间；步骤B 1 .加载油缸和轴向加载油缸同时向模拟试件加载，模拟实际巷道地应力，通过锚杆钻机从第二连接架一端沿第三方向在模拟试件上打锚杆钻孔，记录钻孔过程中锚杆钻机的扭矩、转速、钻进速度以及模拟试件的受力、变形和损伤情况；步骤C 1 .将锚杆和锚固剂同时导入钻孔内，待锚固剂凝固后，通过锚杆托盘和螺母固定锚杆并施加预紧力，完成锚固。 8.一种锚杆锚固岩体剪切试验的方法，利用权利要求1至6任一项所述的一种锚固岩体扭转剪切试验装置进行试验，其特征在于，步骤包括：步骤A 2 .制作相似材料的模拟试件，或取现场岩石制作模拟试件，将模拟试件表面打磨平整，模拟试件尺寸与承压板围成的空间尺寸匹配，从第二连接架一端将试件放入承压板围成的加载空间；步骤B 2 .加载油缸和轴向加载油缸同时向模拟试件加载，模拟实际巷道地应力，通过锚杆钻机从第二连接架一端沿第三方向在模拟试件上打锚杆钻孔；步骤C 2 .将锚杆和锚固剂同时导入钻孔内，待锚固剂凝固后，通过锚杆托盘和螺母固定锚杆并施加预紧力，完成锚固，得到锚杆锚固岩石试件；步骤D 2 .中部1个双轴框架上的加载油缸沿第一方向或第二方向的正向加载；中部双轴框架两侧的双轴框架上的加载油缸沿第一方向或第二方向的反向加载，剪切锚杆锚固岩石试件；步骤E 2 .持续加载至岩石试件破坏记录剪切加载过程中岩石试件的应力、位移和损伤变化情况。 9.一种锚杆锚固岩体扭转试验的方法，利用权利要求1至6任一项所述的一种锚固岩体扭转剪切试验装置进行试验，其特征在于，步骤包括：步骤A 3 .制作相似材料的模拟试件，或取现场岩石制作模拟试件，将模拟试件表面打磨平整，模拟试件尺寸与承压板围成的空间尺寸匹配，从第二连接架一端将试件放入承压板围成的加载空间；步骤B 3 .通过锚杆钻机从第二连接架一端沿第三方向在模拟试件上打锚杆钻孔，将锚杆和锚固剂同时导入钻孔内，待锚固剂凝固后，通过锚杆托盘和螺母固定锚杆并施加预紧力，完成锚固，得到锚杆锚固的岩石试件；步骤C 3 .加载扭转力的双轴框架安装有扭转承压板，扭转承压板在第一方向和第二方向上交错加载，第一方向和第二方向上交错方向同为顺时针或逆时针；步骤D 3 .持续加载至岩石试件破坏记录扭转加载过程中岩石试件的应力、位移和损伤变化情况。