[实用新型]围压控制型微型土钉锚杆拉拔试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种土钉锚杆拉拔仪器，具体是提供一种围压控制型微型土钉锚杆拉拔试验装置。

背景技术

现有土钉锚杆拉拔仪器主要有如下几部分组成：拉拔装置、数据显示记录装置等组成。其中拉拔装置主要包括：锚杆夹头、拉力计、液压千斤顶。因为该锚杆拉拔仪器是针对野外现场生产使用为目的，因此，现有技术的主要技术指标为：

i)锚杆夹头适应的土钉锚杆直径一般为20mm～40mm，所对应的钻孔直径一般为40mm～120mm；

ii)拉力计的量程一般为5kN～200kN，精度最高为50N；

iii)拉拔力通过人工控制千斤顶来施加，拉拔速率人为因素影响较大，而拉拔力的大小与拉拔速率密切相关。

iv)现有技术无法量测控制土钉、锚杆周边围压；一般按照上覆土层的厚度来进行粗略估算和设计，但实践表明，周边围压大小是影响抗拔力的关键因素之一，特别是在土钉锚杆直径较小的情况下，拉拔过程中剪胀作用引起的围压变化非常突出，往往超过上覆自重压力。

因此，现有拉拔技术设备应用于野外现场土钉锚杆的拉拔试验是可行的，但在需要对微型土钉、锚杆(直径大约为3mm～16mm)进行拉拔试验、或者需要精确研究拉拔机理、影响因素时，现有土钉锚杆技术设备则存在如下不足或者缺陷：

1、锚杆夹头难以适应小直径(3mm～16mm)微型土钉、锚杆的夹持功能；

2、由于拉力计量程较大，因此精度较低，难以满足微型土钉锚杆对精度的要求(如1N)；

3、拉拔速率通过千斤顶人为控制，拉拔速率非定常，影响拉拔试验结果；特别是在需要定量化研究拉拔机理的微型土钉锚杆拉拔试验中，影响更大。

围压大小是影响拉拔力的关键因素之一，但现有技术无法量测调节土钉锚杆周边围压大小，一般采用估算的方式进行粗略估算和设计，但实践表明，周边围压大小是影响抗拔力的关键因素之一，特别是在土钉锚杆直径较小的情况下，拉拔过程中剪胀作用引起的围压变化非常突出，往往超过上覆自重压力。因此，现有技术在研究围压这一因素方面存在无法克服的问题。

发明内容

本实用新型是针对以上问题，提供一种围压控制型微型土钉锚杆拉拔试验装置，其解决了解决现有技术中如下几个问题：(i)夹具夹持直径难以适用于微型土钉锚杆(直径3mm～16mm)的问题；(ii)拉拔速率人为控制非定常的问题；(iii)无法量测控制土钉锚杆周边围压大小的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种围压控制型微型土钉锚杆拉拔试验装置，包括支架，支架上方设置有土槽机构，所述土槽机构上方设置加压机构，所述土槽机构一侧设置应变控制式微型土钉锚杆拉拔仪。

加压机构包括固定于支架上的反力框架，所述反力框架上设置气缸机构，所述气缸机构用于作用土槽机构内的土介质。

应变控制式微型土钉锚杆拉拔仪包括固定于支架上的应变控制式马达驱动机构，所述应变控制式马达驱动机构连接万能夹头，所述万能夹头上分别连接有位移计和拉力计。

本实用新型的围压控制型微型土钉锚杆拉拔试验装置，采用特殊构造土槽机构模拟土钉锚杆周边介质，采用气缸施加需要的围压；采用万能夹头夹持微型土钉锚杆(适应直径3mm～16mm)，采用应变控制式马达驱动进行匀速定常拉拔微型土钉锚杆，从而实现围压控制型土钉锚杆的拉拔试验。

土槽机构：该土槽机构用来盛装土介质，用来模拟土钉锚杆周边介质；四周及底部采用钢板制作，上部开口用来和围压施加系统连接。

加压机构：加压机构由反力框架、气缸机构等构成；通过调节气缸压力，从而调节土槽中介质周边的围压，实现定量化控制研究围压对土钉锚杆抗拔力的影响。

应变控制式微型土钉锚杆拉拔仪：主要由万能夹头、应变控制式马达驱动机构构成。

辅助部件：

数据记录装置，和应变控制式微型土钉锚杆拉拔仪相连，实现对拉拔力、拉拔位移、垂直应力、垂直位移的自动检测记录；

与现有技术比较，本实用新型发明具有如下优点：

1、采用了土槽、反力框架、气缸机构，可以实现调节控制土钉锚杆周边围压的功能，从而实现研究围压如何影响土钉锚杆抗拔力的目的。

2、采用特殊设计的万能夹头，能够适应小直径(3mm～16mm)微型土钉、锚杆的夹持功能，能够保证拉拔过程中夹持部位不松动、不滑移。

3、采用了与微型土钉锚杆抗拔力相适应的拉力计，拉力计精度高(约1N)，能够很好的满足微型土钉锚杆拉拔试验过程中对精度的要求。