一种锚杆及锚杆应力计工作状态模拟试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种锚杆及锚杆应力计工作状态模拟试验装置及方法。所述模拟试验装置包括呈直线依次间隔排列的多个混凝土块；各混凝土块的中心位置沿模拟试验装置的长度方向设有由锚杆和锚杆应力计间隔组成而将各混凝土块串联在一起的锚杆轴，并在锚杆轴上安置锚杆应力计和应变计，所述固定混凝土块为模拟试验装置的固定端；所述固定混凝土块、锚杆应力计混凝土块、锚杆应力计及应变计混凝土块与应变计混凝土块之间的预留缝内均设有压力枕，在应变计混凝土块、锚杆应力计剪切混凝土块和锚杆应变剪切混凝土块的预留缝处设有顶升装置；在垂直于试验装置长度方向的过所述锚杆应力计截面上设置有多块应变砖。本发明专利技术原理简单、模拟状态真实、成本低、试验效果好。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了。所述模拟试验装置包括呈直线依次间隔排列的多个混凝土块；各混凝土块的中心位置沿模拟试验装置的长度方向设有由锚杆和锚杆应力计间隔组成而将各混凝土块串联在一起的锚杆轴，并在锚杆轴上安置锚杆应力计和应变计，所述固定混凝土块为模拟试验装置的固定端；所述固定混凝土块、锚杆应力计混凝土块、锚杆应力计及应变计混凝土块与应变计混凝土块之间的预留缝内均设有压力枕，在应变计混凝土块、锚杆应力计剪切混凝土块和锚杆应变剪切混凝土块的预留缝处设有顶升装置；在垂直于试验装置长度方向的过所述锚杆应力计截面上设置有多块应变砖。本专利技术原理简单、模拟状态真实、成本低、试验效果好。【专利说明】
本专利技术涉及一种用于岩土工程科研试验和工程安全监测辅助设备，适用于岩土工 程锚杆工作状态模拟试验和工程安全监测锚杆应力计工作状态模拟试验的具体情况。
技术介绍
现有技术条件下，岩土工程普遍采用锚杆进行工程支护，锚杆是岩土体加固的杆 件体系结构，通过锚杆杆体的纵向拉力作用，克服岩土体抗拉能力远远低于抗压能力的缺 点。既限制了岩土体脱离原体，又增加了岩土体的粘聚性。其实质上锚杆位于岩土体内与 岩土体形成一个新的复合体。这个复合体中的锚杆是解决围岩体的抗拉能力低的关键。从 而使得岩土体自身的承载能力大大加强。锚杆是当代岩土体支护的最基本的组成部分，广 泛应用于矿山、边坡、隧道等进行主动加固。 然而，现场锚杆和锚杆应力计在现场各种荷载工况下的工作状态，以及相应的锚 固体的应力分布规律没有进行研究，锚杆应力计在拉、剪组合荷载作用下的读数变化规律 也无法做出预测，降低了锚杆和锚杆应力计的可控性。
技术实现思路
为了克服现场锚杆和锚杆应力计在现场各种荷载工况下的工作状态不可知的缺 陷，本专利技术旨在提供，该试验装置及 方法能有效模拟锚杆及锚杆应力计现场实际工作状态以及相应的锚固体的应力分布规律， 并通过试验研究锚杆应力计在拉、剪组合荷载作用下其监测物理量的变化规律。 为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是： 一种锚杆及锚杆应力计工作状态模拟试验装置，其结构特点是，包括呈直线依次间隔 排列的固定混凝土块、锚杆应力计混凝土块、锚杆应力计及应变计混凝土块、应变计混凝土 块、锚杆应力计剪切混凝土块和锚杆应变剪切混凝土块；所述固定混凝土块、锚杆应力计混 凝土块、锚杆应力计及应变计混凝土块、应变计混凝土块、锚杆应力计剪切混凝土块和锚杆 应变剪切混凝土块的中心位置沿模拟试验装置的长度方向设有由锚杆和锚杆应力计间隔 组成而将各混凝土块串联在一起的锚杆轴，并在锚杆轴上安置应变计，所述固定混凝土块 为模拟试验装置的固定端；所述固定混凝土块与锚杆应力计混凝土块、锚杆应力计混凝土 块与锚杆应力计及应变计混凝土块、锚杆应力计及应变计混凝土块与应变计混凝土块之间 的预留缝内均设有用于模拟岩体拉载荷的压力枕，在应变计混凝土块、锚杆应力计剪切混 凝土块和锚杆应变剪切混凝土块的预留缝处设有用于模拟岩体剪载荷的顶升装置；在垂直 于试验装置长度方向的所述锚杆应力计截面上设置有应变测量装置。 以下为本专利技术的进一步改进的技术方案： 所述锚杆应力计混凝土块、锚杆应力计及应变计混凝土块、应变计混凝土块、锚杆应力 计剪切混凝土块和锚杆应变剪切混凝土块的底部均装有底板，该底板下设有滚动部件。在 本专利技术的实施例中，底板优选为钢板，滚动部件优选为滚轴。 所述锚杆应力计混凝土块、锚杆应力计及应变计混凝土块、应变计混凝土块、锚杆 应力计剪切混凝土块和锚杆应变剪切混凝土块内的锚杆轴上包裹有水泥砂浆。 优选地，所述锚杆轴上包裹的水泥砂浆呈圆筒状。 进一步地，所述顶升装置为水平差位安置的千斤顶，本专利技术的实施例布设有4个 千斤顶，所述水平差位安置是指每个接缝两端各设置一个千斤顶，但不设置在接缝的同一 侧。 所述锚杆应力计混凝土块内设有至少一个锚杆应力计，所述锚杆应力计及应变计 混凝土块内设有至少一个锚杆应力计并安置至少一个应变计，所述应变计混凝土块与锚杆 应力计剪切混凝土块的接缝处设有一个锚杆应力计；所述应变计混凝土块内设有至少一个 应变计。 所述应变测量装置为多块水平对称设置在锚杆应力计两侧的应变砖，本专利技术实施 例优选为10块，两边各等间距设置五块。 所述锚杆应力计通过电缆与相应的锚杆应力计读数仪相连，所述应变砖和应变计 通过电缆与相应的应变计读数仪相连。 一种利用上述的锚杆及锚杆应力计工作状态模拟试验装置进行模拟试验的方法， 其特征在于，包括如下步骤： 1) 试验准备时在固定混凝土块、锚杆应力计混凝土块、锚杆应力计及应变计混凝土块 南侧、应变计混凝土块之间的三条预留缝之间均安置压力枕，在应变计混凝土块、锚杆应力 计剪切混凝土块和锚杆混凝土块之间的两条预留缝处设置顶升装置，并将锚杆应力计和应 变计电缆与对应的锚杆应力计读数仪和应变计读数仪连接； 2) 试验时，按照预先设计的工况、最大加载和加载分级对压力枕和顶升装置进行分级 加载，每一级加载分别读取锚杆应力计、应变计和应变砖读数直至最大加载级数，完成升载 试验，分级加载完成之后，按与升载试验一样进行减载试验，直至加载值为零，即完成单次 试验工作； 3) 试验工作完成后先进行数据处理，将各锚杆应力计读数仪和应变计读数仪的读数换 算成监测物理量，并模拟得出载荷与应力的关系。 以下根据本专利技术的实施例对本专利技术做详细的描述： 一种锚杆及锚杆应力计工作状态模拟试验装置，由固定混凝土块1、锚杆应力计混凝土 块2、锚杆应力计及应变计混凝土块3、应变计混凝土块4、锚杆应力计剪切混凝土块5和锚 杆混凝土块6组成，中心安置由锚杆10和锚杆应力计11间隔组成锚杆轴，并在锚杆上安置 应变计12,除固定混凝土块1外其它混凝土块底部安置钢板18,并在钢板底部安置滚轴13。 在混凝土块浇筑之前，选择安装有锚杆应力计位置的3个断面沿截面方向对称布置十块应 变砖17。在本模型试件的制作中在锚杆的周围首先浇注一层圆柱体型水泥砂浆19,然后再 浇注混凝土块，整个模型截面的介质就分为锚杆、水泥砂浆和混凝土块。 本专利技术的试验方法如下：试验准备时在固定混凝土块1、锚杆应力计混凝土块2、 锚杆应力计及应变计混凝土块3、应变计混凝土块4等3条预留缝之间均安置压力枕7,在 应变计混凝土块4、锚杆应力计剪切混凝土块5和锚杆混凝土块6等2条预留缝对向错位安 置千斤顶16,并将锚杆应力计和应变计电缆与对应的锚杆应力计读数仪14和应变计读数 仪15连接。 试验时，按照预先设计的各种工况及及最大加载和加载分级，组合或单独对3个 压力枕7和4个千斤顶16分级加载，每一级加载分别读取锚杆应力计、应变计和应变砖读 数直至最大加载级，完成升载试验，之后，按与升载程序一样进行减载试验，直至加载值为 零，即完成单次试验工作，按预先设计要求，可进行单次或多次试验。 试验工作完成后先进行数据处理，数据处理包括锚杆应力计、应变计和应变砖根 据读数和已经检定的相关参数换成监测物理量，并根据标定值计算每一级荷载值，并制成 相关表格。之后进行各种工况成果分析，通过统计分析方法，分析各种工况下各级荷载量与 各监测物理量之间的关系，并将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锚杆及锚杆应力计工作状态模拟试验装置，其特征在于，包括呈直线依次间隔排列的固定混凝土块（1）、锚杆应力计混凝土块（2）、锚杆应力计及应变计混凝土块（3）、应变计混凝土块（4）、锚杆应力计剪切混凝土块（5）和锚杆应变剪切混凝土块（6）；所述固定混凝土块（1）、锚杆应力计混凝土块（2）、锚杆应力计及应变计混凝土块（3）、应变计混凝土块（4）、锚杆应力计剪切混凝土块（5）和锚杆应变剪切混凝土块（6）的中心位置沿模拟试验装置的长度方向设有由锚杆（10）和锚杆应力计（11）间隔组成而将各混凝土块串联在一起的锚杆轴，并在锚杆轴上安置应变计（12），所述固定混凝土块（1）为模拟试验装置的固定端；所述固定混凝土块（1）与锚杆应力计混凝土块（2）、锚杆应力计混凝土块（2）与锚杆应力计及应变计混凝土块（3）、锚杆应力计及应变计混凝土块（3）与应变计混凝土块（4）之间的预留缝内均设有用于模拟岩体拉载荷的压力枕（7），在应变计混凝土块（4）、锚杆应力计剪切混凝土块（5）和锚杆应变剪切混凝土块（6）的预留缝处设有用于模拟岩体剪载荷的顶升装置；在垂直于试验装置长度方向的所述锚杆应力计（11）截面上设置有应变测量装置。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱山鸣，黄太平，郑斌，赫晓光，李守雷，
申请(专利权)人：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43