[发明专利]锚固系统工作机制二维可视化试验装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种锚固系统工作机制二维可视化试验装置，属岩土工程技术领域，该装置可用于岩土工程中全长粘结型锚杆及相应锚固系统力学行为和工作机制的试验研究中。

背景技术：

锚杆是岩土工程中应用最广泛的支护加固方式，而全长粘结型锚杆则是应用最多的锚杆类型。被加固的岩土体称为锚固体，锚杆和锚固体之间通过锚固剂或粘结剂胶结在一起。虽然这种类型锚杆应用非常广泛，但相应锚固系统工作机制的揭示一直是该领域的一个研究难题。锚杆拉拔试验是该问题研究中的主要试验方法，至今仍被广泛采用。传统的试验装置通常将整个试样置于一个密闭的试样室中，锚杆通过锚固剂安装在锚固体钻孔中，仅锚杆被夹持部分外露。此时，锚杆安装于钻孔中，处于密闭状态，无法直接观察到拉拔过程中锚固剂、锚固体变形破裂的发育发展过程以及锚杆的变形过程，且由于钻孔中锚杆与锚固剂交界面、锚固剂与锚固体交界面为圆弧面，且接触面积非常小，精确监测非常困难，因此，这两个交界面力学行为的认识和数学力学描述一直是该领域的一个关键难题。另外，传统的试验装置的试样室虽然也由加载板和固定板构成，但为避免钢板接触后无法将荷载传递至试样侧面，钢板的长度和宽度通常小于试样侧面的长度和宽度，这样必然在八个角处留有空白，对试样受力的均匀性产生影响。

发明内容：

针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种锚固系统工作机制二维可视化试验装置。

本发明所采用的技术方案是：一种锚固系统工作机制二维可视化试验装置，试验装置由外框架、水平加载系统、垂直加载系统、水平固定系统、锚杆拉拔系统、监测系统和试样室组成，试样室呈构架结构，试样室由左侧加载板、顶部加载板、右侧固定板、底板和角板构成，底板水平置放，左侧加载板和右侧固定板相互平行，左侧加载板垂直置于底板一端上方，角板位于底板的另一端侧壁，角板的厚度小于底板的厚度，右侧固定板垂直放置在角板上方，顶部加载板与底板相互平行，顶部加载板一端活动接触在左侧加载板的内壁面上，顶部加载板的另一端活动置放在右侧固定板的上端面，垂直加载系统位于顶部加载板的上方，水平加载系统位于左侧加载板的外侧，水平固定系统位于右侧固定板的外侧，右侧固定板开有垂直于固定板壁面的锚杆外伸孔，试样室前后侧装有摄像装置，摄像装置通过连接杆固定在底板上。

所述的角板作为右侧固定板在下侧的延长板，右侧固定板长度和角板厚度之和与左侧加载板的长度相等，左侧加载板和顶部加载板宽度相等，右侧固定板和角板的宽度比左侧加载板宽2～4cm。

所述的摄像装置镜头中心线与右侧固定板上的锚杆外伸孔轴线平齐，且垂直于锚杆外伸孔的轴线。

由于采用了以上技术方案，本发明锚固系统工作机制二维可视化试验装置，试样室采用构架结构，底板、左侧加载板、顶部加载板、固定板和角板首尾依次搭接，预加载使得底板、左侧加载板、顶部加载板和固定板组成的结构稳定后，抽出角板，使得水平和垂直方向加载过程中左侧加载板在水平方向、顶部加载板在垂直方向自由移动，可有效避免传统试样室水平和垂直两个方向加载中的空白角问题，由于采用所述试样室结构，试样室前后两侧无遮挡，在试样室前后两侧设置摄像装置，可全过程实时记录试验过程中锚杆、锚固剂和锚固体的响应，克服了传统密闭试验装置无法直接观察试验过程的缺陷，摄像装置通过连接杆固定在底板上，在整个拉拔试验过程中保持不动，确保了图像采集的稳定性和观察部位的连续性。本发明的试验装置结构合理、拆卸方便，可实现对锚杆拉拔试验过程中锚固系统各部分力学行为的全程观测。

附图说明：

图1是本发明试验装置的结构示意图。

图2是本发明试样室的示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明锚固系统工作机制二维可视化试验装置作进一步详细的描述。

见附图，本发明二维可视化试验装置由试样室10、水平加载系统、垂直加载系统、水平固定系统、锚杆拉拔系统和监测系统组成。