《一种用于测试锚杆综合力学性能的试验台及测试方法》要解决的技术问题是提供了一种用于测试锚杆支护施工过程工艺参数和锚杆支护工作过程综合力学性能的试验台及测试方法，使得能够在实验室内模拟锚杆安装与支护工作过程，系统测试锚杆支护材料配套性和施工工艺参数，并对锚杆施加扭转、拉伸、弯曲、剪切与冲击等单项或多项组合外力，能够准确、有效地测试锚杆综合力学性能。
《一种用于测试锚杆综合力学性能的试验台及测试方法》提供用于测试锚杆综合力学性能的试验台，该试验台包括安装测试台和与安装测试台对应设置的工作测试台，该试验台还包括：设置在所述安装测试台上的推进与搅拌测试机构、安装预紧测试机构，所述推进与搅拌测试机构用于驱动锚杆绕其轴线转动并使锚杆沿安装测试台直线移动，以将锚杆的一端锚固于工作测试台的钻孔模型内；所述安装预紧测试机构通过转动拧紧锚杆外露端的螺母以对所述锚杆施加轴向预紧力；设置在工作测试台上的弯曲载荷测试机构、轴向载荷测试机构、剪切载荷测试机构和冲击载荷测试机构；所述弯曲载荷测试机构用于对锚杆施加弯曲载荷，使锚杆发生弯曲形变；所述轴向载荷测试机构用于对锚杆施加轴向拉伸载荷，使锚杆发生轴向形变；所述剪切载荷测试机构用于对锚杆施加剪切载荷，使锚杆发生径向剪切形变；所述冲击载荷测试机构用于对锚杆施加瞬时冲击载荷，使锚杆发生冲击形变。
其中，所述推进与搅拌测试机构包括：推进装置，所述推进装置包括推进马达和滚珠丝杠，所述推进马达固定于所述安装测试台的端部，所述滚珠丝杠与推进马达的输出轴固定连接；搅拌与安装预紧装置，所述搅拌与安装预紧装置包括搅拌与安装马达和推进平车，所述推进平车滑动安装于安装测试台顶面上的滑轨上，且推进平车与滚珠丝杠的丝杠螺母固定连接，所述推进平车上固定安装有搅拌与安装马达，所述搅拌与安装马达用于驱动锚杆绕其轴线转动；动态扭矩转速传感器，两个所述动态扭矩转速传感器分别安装于推进马达的输出轴上、搅拌与安装马达的输出轴上。
其中，所述安装预紧测试机构包括：拉伸装置，所述拉伸装置包括冲击梁和拉伸顶梁，所述拉伸顶梁与冲击梁对应设置，用于阻止冲击梁沿锚杆轴向移动；搅拌与安装预紧装置，所述搅拌与安装预紧装置上的搅拌与安装马达输出端连接有安装套筒，所述安装套筒与所述锚杆外露端的螺母连接，所述安装套筒在搅拌与安装马达的驱动下绕所述锚杆的轴线旋转，以使所述锚杆外露端固定于所述冲击梁的端面上；负荷传感器，所述负荷传感器位于所述拉伸顶梁与冲击梁之间，用于测试所述拉伸顶梁与冲击梁之间的正压力；动态扭矩转速传感器和静态扭矩转速传感器，所述动态扭矩转速传感器安装于搅拌与安装马达输出轴与安装套筒之间，所述静态扭矩转速传感器与所述钻孔模型的模型固定套管固定连接。
其中，所述弯曲载荷测试机构包括：偏转装置、弯曲应力计，所述锚杆一端插入钻孔模型以形成锚固段与自由段，所述偏转装置套装于锚杆的外露端，用于使所述锚杆发生弯曲变形，所述锚杆在钻孔模型的孔口处形成第一弯曲部，在锚固段与自由段的分界面处形成第二弯曲部，所述弯曲应力计分别安装在第一弯曲部和第二弯曲部，用于测试锚杆的弯曲应力。
其中，所述偏转装置包括斜垫板和托盘，所述托盘固定套设于位于锚固在钻孔模型内的锚杆外露端上，所述斜垫板安装于钻孔模型的孔口处，且位于托盘与冲击梁之间，用于改变所述托盘安装面法线与钻孔模型轴线之间的夹角。
其中，所述轴向载荷测试机构包括拉伸装置、拉伸油缸、负荷传感器和位移传感器，所述拉伸装置包括冲击梁和拉伸顶梁，所述锚杆的外露端通过螺母、调心球形垫圈、托盘锁紧于冲击梁的端面上；所述拉伸顶梁在拉伸油缸的带动下顶推作用于冲击梁，以使所述锚杆承受轴向拉伸载荷并发生轴向拉伸变形；所述负荷传感器位于冲击梁和拉伸顶梁之间，用于测试所述轴向拉伸载荷，所述位移传感器分别安装于锚杆的两端，用于测试所述锚杆轴向变形量。
其中，所述拉伸油缸通过油缸机架安装在工作测试台上，且所述拉伸油缸的活塞杆与拉伸顶梁固定连接，用于驱动所述拉伸顶梁沿锚杆的轴向顶推作用于所述冲击梁上；所述位移传感器的数量为两个，其中一个所述位移传感器位于锚杆的钻孔模型外露端，且与锚杆端面中心处相连；另一个所述位移传感器位于锚杆锚固段的钻孔模型孔底端，且穿过静态扭矩转速传感器的中心孔与锚杆端面中心处相连。
其中，所述剪切载荷测试机构包括：剪切装置，所述剪切装置包括剪切滑块、剪切部机架，所述剪切部机架安装于工作测试台上，所述剪切部机架上设有垂直于锚杆轴向的导向滑槽，所述剪切滑块滑动安装于所述导向滑槽内；剪切油缸，所述剪切油缸与剪切滑块对应设置，用于驱动所述剪切滑块沿所述导向滑槽滑动；所述钻孔模型包括固定钻孔模型和随动钻孔模型，所述锚杆插入并锚固于随动钻孔模型和固定钻孔模型的钻孔内，所述固定钻孔模型固定安装于工作测试台上，所述随动钻孔模型安装于剪切滑块内部且随所述剪切滑块一起沿所述导向滑槽滑动，使所述锚杆在固定钻孔模型与随动钻孔模型之间形成剪切面；液压传感器，所述液压传感器安装于剪切油缸的加载油路系统上，用于测试剪切油缸的系统压力。
其中，所述冲击载荷测试机构包括：驱动装置，所述驱动装置包括电动机、电磁离合器、减速器、减速器滑座和减速器托箱，所述减速器通过减速器托箱安装于减速器滑座的导轨上，所述电动机安装于所述减速器的输入端，所述电磁离合器安装于所述减速器的输出端；冲击装置，所述冲击装置包括摆锤、摆臂和摆锤滑座；所述摆锤滑座安装于所述钻孔模型上方的滑轨上，所述摆臂的一端固定连接于电磁离合器输出端的摆轴上，且其在所述电动机、减速器和电磁离合器的驱动下摆动，所述摆锤安装于所述摆臂的另一端，用于沿平行于锚杆轴线方向撞击所述冲击梁，以对所述锚杆施加沿其轴线方向的冲击载荷；角度编码器，所述角度编码器安装于摆轴的外端部，以测试所述摆锤的摆动角度。
冲击载荷测试机构还包括锁紧油缸、缓冲油缸，所述缓冲油缸沿平行于锚杆轴线的方向安装于摆锤滑座上，通过顶推摆锤滑座使摆锤滑座沿滑轨滑动，并带动减速器托箱沿导轨滑动，所述锁紧油缸沿垂直于锚杆轴线的方向安装于摆锤滑座上，用于将摆锤滑座定位并锁紧在冲击位置。
一种用于测试锚杆综合力学性能的试验台的测试方法，包括如下步骤：
S1、通过推进与搅拌测试机构带动锚杆沿安装测试台直线移动并驱动锚杆绕其轴线转动，以将锚杆一端锚固在工作测试台的钻孔模型内；并测试锚杆在推进与搅拌锚固时的工艺参数；
S2、通过安装预紧测试机构锁紧锚杆外露端的螺母，以对锚杆施加预紧力，并测试锚杆在预紧安装时的受力；
S3、通过弯曲载荷测试机构对锚杆施加弯曲载荷，并测试锚杆在弯曲时的力学性能；
S4、通过轴向载荷测试机构对锚杆施加轴向拉伸载荷，并测试锚杆在轴向拉伸时的力学性能；
S5、通过剪切载荷测试机构对锚杆施加径向剪切载荷，并测试锚杆在剪切时的力学性能；
S6、通过冲击载荷测试机构对锚杆施加轴向瞬时冲击载荷，并测试锚杆冲击时的力学性能。
其中，S1包括：通过动态扭矩转速传感器分别检测推进马达和搅拌与安装马达的输出轴扭矩和输出轴转速，并将检测信息反馈至计算机控制与数据采集系统，通过计算机控制与数据采集系统运算得出锚杆的推进力、锚杆的推进速度、锚杆的旋转搅拌扭矩、锚杆的旋转搅拌速度；
S2包括：通过动态扭矩转速传感器测试锚杆预紧时螺母承受的扭矩；通过静态扭矩转速传感器测试锚杆预紧时锚杆杆体承受的扭矩；通过负荷传感器测试锚杆预紧力；
S3包括：通过弯曲应力计分别安装在锚杆上的第一弯曲部和第二弯曲部，以测试第一弯曲部和第二弯曲部的弯曲应力；测试锚杆外露端轴线转角，确定锚杆弯曲挠度；
S4包括：通过负荷传感器测试拉伸顶梁与冲击梁之间的正压力，正压力与锚杆轴向拉伸载荷大小相同；
S5包括：通过液压传感器测试剪切油缸系统压力；剪切载荷为油缸加载系统压力与加载油缸面积的乘积；利用剪切油缸伸缩量或剪切滑块滑移量，测试锚杆剪切面处的变形；
S6包括：通过角度编码器分别测试摆锤冲击前后的摆动角度，并根据摆锤初始势能与冲击后势能的差值测得锚杆所吸收的冲击能量。
其中，通过位移传感器分别测试在步骤S2-S6中锚杆两端的位移量，并将所测位移量代数求和，得出锚杆轴向绝对形变量。
《一种用于测试锚杆综合力学性能的试验台及测试方法》的上述技术方案具有以下有益效果：该发明用于测试锚杆综合力学性能的试验台可实现在实验室内模拟锚杆安装与支护工作全过程；通过该用于测试锚杆综合力学性能的试验台实现对锚杆施加扭转、拉伸、弯曲、剪切与冲击等单项或多项组合外力；采用相互独立的加载系统对锚杆施加相应载荷，可分别进行锚杆安装与工作过程中各种载荷的独立试验，也可以进行安装受力与围岩变形引起的拉伸、剪切与冲击等几种任意工作受力的组合加载试验；通过数据采集机构能够准确、有效地测试锚杆在各种不同外力组合作用下的综合力学性能；通过该用于测试锚杆综合力学性能的试验台，可实现在实验室内对锚杆综合力学性能的测试，为锚杆支护理论研究和复杂应力条件下的锚杆支护设计提供依据，对深化锚杆支护机理研究、提高锚杆支护可靠性和保证工程安全具有重要意义。
