(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 202211415801.5 (22)申请日 2022.11.11 (71)申请人 中国矿业大 学 （北京） 地址 100083 北京市海淀区学院路丁1 1号 申请人 北京力岩科技有限公司 　 山东能源集团有限公司 (72)发明人 王琦　辛忠欣　江贝　章冲　 (74)专利代理 机构 北京中北知识产权代理有限 公司 11253 专利代理师 宋波 (51)Int.Cl. G01N 3/00(2006.01) G01N 3/303(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 地下工程主动支护体系动静组合试验系统 及方法 (57)摘要 本发明涉及岩石力学技术领域， 特别涉及一 种地下工程主动支护体系动静组合试验系统及 方法。 本发 明的地下工程主动支护体系动静组合 试验系统包括锚网、 锚固支护结构、 试件下端静 力加载装置、 试件前端静力加载装置、 试件左端 静力加载装置、 试件右端静力加载装置、 试件上 端静力加载装置、 试件动力冲击装置、 动态数据 采集装置和散斑监控装置， 后撤试件 前端静力加 载装置， 并在试件的表面覆盖有锚网， 且在试件 的表面穿设有锚固支护结构的状态下， 试件动力 冲击装置配置成向试件的表面施加动载荷。 本发 明提供的地下工程主动支护体系动静组合试验 系统及方法， 用以研究锚固支护下岩体动静耦合 的力学性能， 指导深部围岩的安全稳定控制。 权利要求书3页 说明书8页 附图8页 CN 115452548 A 2022.12.09 CN 115452548 A 1.一种地下工程主动支护体系动静组合试验系统， 其特 征在于， 包括： 锚网 （1） ； 锚固支护结构 （2） ； 试件下端静力加载装置 （3） ； 试件前端静力加载装置 （4） ， 位于所述试件下端静力加载装置 （3） 的前侧； 试件左端静力加载装置 （5） ， 位于所述试件下端静力加载装置 （3） 的左侧； 试件右端静力加载装置 （6） ， 位于所述试件下端静力加载装置 （3） 的右侧； 试件上端静力加载装置 （7） ， 位于所述试件下端静力加载装置 （3） 的上侧； 试件动力冲击装置 （8） ， 其中， 在当所述试件下端静力加载装置 （3） 、 所述试件前端静力 加载装置 （4） 、 所述试件左端静力加载装置 （5） 、 所述试件右端静力加载装置 （6） 和所述试件 上端静力加载装置 （7） 将 置于所述试件 下端静力加载装置 （3） 的试件 （9） 加载至地应力水平 后， 后撤所述试件前端静力加载装置 （4） ， 并在所述试件 （9） 的表面覆盖有所述锚网 （1） ， 且 在所述试件 （9） 的表面穿设有所述锚固支护 结构 （2） 的状态下， 所述试件动力冲击装置 （8） 配置成向所述试件 （9） 的表面施加动载荷； 动态数据采集装置 （10） ， 配置成采集所述锚固支护结构 （2） 的应力、 所述锚固支护结构 （2） 的应变、 所述试件动力冲击装置 （8） 的冲击力、 所述试件动力冲击装置 （8） 的冲击速度和 所述试件 （9） 的位移； 散斑监控 装置 （11） ， 配置成监测所述试件 （9） 的变形和所述锚网 （1） 的变形。 2.根据权利要求1所述的地下工程主动支护体系动静组合试验系统， 其特征在于， 所述 试件动力冲击装置 （8） 位于所述试件 下端静力加载装置 （3） 的上方， 所述试件上端静力加载 装置 （7） 包括直线运动 结构 （71） ， 所述直线运动 结构 （71） 具有直线运动部 （711） ， 所述直线 运动部 （711） 向上延伸设置， 所述直线运动部 （711） 的下端设有一加载部 （712） ， 所述上端静 力加载装置通过所述加载部 （712） 对所述试件 （9） 的上端加载， 所述试件动力冲击装置 （8） 可上下滑动地套设于所述直线运动部 （711） ， 其中， 当所述试件动力冲击装置 （8） 向下运动 并抵持于所述加载部 （712） 的上表 面时， 所述试件动力冲击装置 （8） 配置成通过所述加载部 （712） 向所述试件 （9） 的上端施加动载荷， 以实现动静载荷耦合。 3.根据权利要求2所述的地下工程主动支护体系动静组合试验系统， 其特征在于， 所述 试件动力冲击装置 （8） 包括： 导向杆 （81） ， 向上延伸设置； 弹性部件限位部 （82） ， 设置 于所述导向杆 （81） 的上部； 落锤 （83） ， 可 上下滑动地套设于所述 导向杆 （81） 和所述 直线运动部 （71 1） ； 弹性部件 （84） ， 夹设于所述弹性部件限位部 （82） 和所述落锤 （83） 之间， 配置成提升所 述落锤 （83） 向下运动的速度； 其中， 当所述落锤 （83） 向下运动并抵持于所述加载部 （712） 的上表面时， 所述落锤 （83） 配置成通过 所述加载部 （712） 向所述试件 （9） 的上端施加动载荷， 以实现动静载荷耦合。 4.根据权利要求2所述的地下工程主动支护体系动静组合试验系统， 其特征在于， 还包 括试件均匀受力部 （12） 和试件均匀受力配合部 （13） ， 其中， 所述试件均匀受力部 （12） 凹设于所述加载部 （712） 的下端， 所述试件均匀受力配合部 （13） 设置于所述试件 （9） 的上端， 并覆盖所述试件 （9） 的上端， 所述试件均匀受力配合部权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115452548 A 2（13） 的上端对应于所述试件均匀受力部 （12） 的位置设有凸起 （131） ， 所述凸起 （131） 的形状 与所述试件均匀受力部 （12） 的形状相匹配； 或者， 所述试件均匀受力部 （12） 凸设于所述加 载部 （712） 的下端， 所述试件均匀受力配合部 （13） 设置于所述试件 （9） 的上端， 并覆盖所述 试件 （9） 的上端， 所述试件均匀受力配合部 （13） 的上端对应于所述试件均匀受力部 （12） 的 位置设有凹槽， 所述凹槽的形状与所述试件均匀受力部 （12） 的形状相匹配。 5.根据权利要求1所述的地下工程主动支护体系动静组合试验系统， 其特征在于， 还包 括锚网固定装置 （14） ， 前侧具有试件伸入孔 （141） ， 所述锚网固定装置 （14） 通过所述试件伸 入孔 （141） 套设于所述试件 （9） 的前部， 所述锚网 （1） 罩设于所述试件伸入孔 （141） 并与所述 试件 （9） 的前端相抵； 所述锚网固定装置 （14） 包括相叠设的第一方形紧固框 （142） 和第二方形紧固框 （143） ， 所述锚网 （1） 夹持于所述第一方 形紧固框 （142） 和所述第二方 形紧固框 （143） 之间。 6.根据权利要求1所述的地下工程主动支护体系动静组合试验系统， 其特征在于， 还包 括试件后端挡板 （15） ， 设置于所述试件 （9） 的后端， 并与所述试件下端静力加载装置 （3） 相 接。 7.根据权利要求1所述的地下工程主动支护体系动静组合试验系统， 其特征在于， 还包 括透明防护罩， 位于所述试件 （9） 和所述散斑监控装置 （11） 之间， 并覆盖于所述试件 （9） 的 前端。 8.根据权利要求1所述的地下工程主动支护体系动静组合试验系统， 其特征在于， 还包 括锚网加固托盘 （16） ， 所述锚固支护结构 （2） 为锚杆， 所述锚杆穿设于所述锚网加固托盘 （16） 的中间位置， 在所述锚固支护结构 （2） 穿设于所述试件 （9） 的前端的状态下， 所述锚网 加固托盘 （16） 与所述试件 （9） 的前端相贴合， 以夹持所述锚网 （1） 。 9.一种地下工程主动支护体系动静组合试验方法， 其特征在于， 所述地下工程主动支 护体系动静组合试验方法采用如权利要求1至8 中任一项所述的地下工程主动支护体系动 静组合试验系统， 所述 地下工程主动支护体系动静组合试验方法包括以下步骤： 将试件 （9） 置于试件下端静力加载装置 （3） ， 并将试件后端挡板 （15） 设置于所述试件 （9） 的后端， 且所述试件后端挡板 （15） 与所述试件下端静力加载装置 （3） 相接； 通过所述试件下端静力加载装置 （3） 、 试件前端静力加载装置 （4） 、 试件左端静力加载 装置 （5） 、 试件右端静力加载装置 （6） 和试件 上端静力加载装置 （7） 分别对 所述试件 （9） 的对 应表面加载至地应力水平； 后撤所述试件前端静力加载装置 （4） ， 并将锚网固定装置 （14） 通过试件伸入孔 （141） 套 设于所述试件 （9） 的前部， 使锚网 （1） 与所述试件 （9） 的前端相抵； 将锚杆穿设于所述试件 （9） 的前端， 并通过与所述锚杆相连的锚网加固托盘 （16） 与所 述试件 （9） 的前端相贴合， 以夹持所述锚网 （1） ； 通过试件动力冲击装置 （8） 向所述试件 （9） 的表面施加动载荷； 在施加动载荷后， 通过动态数据采集装置 （10） 采集锚固支护结构 （2） 的应力、 所述锚固 支护结构 （2） 的应变、 所述试件动力冲击装置 （8） 的冲击力、 所述试件动力冲击装置 （8） 的冲 击速度和所述试件 （9） 的位移， 通过散斑监控装置 （11） 监测所述试件 （9） 的变形和所述锚网 （1） 的变形； 根据所述试件 （9） 吸收的能量， 建立动静组合力学性能评价指标α， 并对所述试件 （9