[发明专利]一种可进行锚杆拉拔力测试的试验模拟装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟锚杆拉拔力的模拟试验装置及其试验方法。试验装置包括试验箱和试验仪两部分，能够实现对真实锚杆拉拔力受力机理的完整模拟；试验采用分级加载的方式，简单方便，可为实际锚杆各参数的设计提供准确的实验数据，并保证其在实际应用中的安全。

背景技术

由于我国高速公路和铁路建设事业发展迅猛，在不良地质地区开挖隧道、开凿边坡的工程问题繁多，这就需要采用大量的锚杆加固岩土体，但岩土工程问题复杂多变，软弱破碎带岩土体结构中锚杆的锚固机理及其影响因素尚需深入研究，因此，探寻一种可测锚杆拉拔力的试验装置及其试验方法，通过对其锚固机理的研究和对其试验数据的分析，为今后软弱破碎岩土体中锚杆加固的设计理论和施工方法提供一定的借鉴，并保障其实际应用的安全可靠非常必要。目前，许多学者采用不同的方法来实现对锚杆拉拔力性能的试验，例如，谢先彪(1994)在上下两平板之间对称放置两个千斤顶，并将锚杆上接头置于上平板上，同时启动两千斤顶，对锚杆进行抗拉拔试验；杨大兵等人(2011)在开孔支座上放置空心千斤顶，将锚杆插入空心千斤顶中进行抗拉拔试验；丁全录等人(2012)在导轨上放置拉拔油缸，将锚杆一端夹在与油缸相连的机构上，通过启动拉拔油缸来实现对锚杆整体拉拔性能的试验。以上试验装置均适用于施工现场，试验装置庞大，耗费成本高。本发明适用于锚杆拉拔力的模型试验，可模拟锚杆的拉拔力，探究锚杆的锚固机理及其影响因素，为锚杆各参数的设计提供依据，简单高效成本低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够模拟锚杆在不同影响因素下破坏的全过程，从而为实际锚杆的设计与施工提供准确的实验数据，并保障其在实际应用中的安全可靠的可进行锚杆拉拔力测试的试验模拟装置及其方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种可进行锚杆拉拔力测试的试验模拟装置，其特征在于，该装置包括：

试验箱：包括箱体、箱体内盛放试验用岩土材料，该岩土材料中心插有试验用锚杆，锚杆上设有触片；

试验仪：包括底座，箱体设置在底座上，底座一侧设有竖管，该竖管上插有竖杆，竖杆可在竖管内上下伸缩，并通过第二限位螺栓固定，竖杆顶部设有第一横杆，第一横杆一端插入竖杆顶部，并通过第一限位螺栓调节第一横杆在竖杆两侧的长度，第一横杆另一端焊有定滑轮，光滑细绳绕过定滑轮，一端系有砝码盘，另一端系在锚杆上，所述竖杆中间还设有一横管、横管与套在竖杆上的管套焊接，并可通过管套绕竖杆轴向移动、周向转动，管套上设有第三限位螺栓；所述的横管中插有第二横杆，第二横杆可沿横管轴向的伸缩，并通过第四限位螺栓定位，第二横杆端头设有通过第五限位螺栓固定有千分表，千分表下设有触头；

千分表通过第二横杆沿横管的伸缩以及横管沿竖杆的轴向移动或周向转动进行全方位移动，使触头接触到锚杆的触片，通过在砝码盘中增加砝码可使试验采用分级加载的方式进行。

所述的箱体为由钢板焊制构成，作为试验箱的主体。

所述的锚杆一端呈钩状，且在弯钩附近通过紧固螺栓将触片固定在锚杆上，另一端插在岩土材料的中心处。

调节第一横杆在竖杆两侧的长度，并通过第一限位螺栓固定，通过调节第一横杆在竖杆两侧的长度以及竖杆沿竖管的轴向移动或周向转动，使定滑轮位置可全方位调节，从而使定滑轮的一端对准锚杆的弯钩。

所述的底座底部安装万向轮；底座一侧设有凸形区，竖管底部设有接口盘，接口盘通过螺栓固定在凸形区。

一种可进行锚杆拉拔力测试的试验模拟装置进行实验的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)本发明由试验箱和试验仪两部分组成。

(2)选定模型试验的相似比，从而确定箱体内部净空尺寸，进而焊制模型箱主体。

(3)据试验需要，按试验相似比进行模型岩土材料的配置，将配置好的模型岩土材料注入到四周涂有润滑油脂的模型主体中，按指定要求的密度压实捣密。

(4)在模型岩土材料表面中心处钻垂直孔，其有效深度要超出锚杆长度约0.5cm。

(5)据试验需要用环氧树脂A、B胶按适当体积比混合配制环氧树脂，配好后，用注射器抽取环氧树脂注入钻孔内，模拟注浆。