[发明专利]一种动力作用下散粒料锚固效应物理模型试验装置及方法

权利要求书

1.一种动力作用下散粒料锚固效应物理模型试验装置，其特征在于：包括框架组件、动力加载组件和锚固实施组件；

所述框架组件为长方体框架(33)，长方体框架(33)底部设有框架底板⑸，长方体框架(33)左、右两侧为横向日字形框架双层结构，双层结构之间插有透明材质板⑺；长方体框架(33)后侧设有用于插入锚固定位板⑻的插槽，在插槽外侧还设有纵向平行导轨⑿，支撑小梁⑾两端分别设置在导轨⑿内，支撑小梁⑾可沿导轨⑿上下滑动；所述框架底板⑸上开有多个螺孔⑷，所述螺孔⑷为通孔，用于通过螺栓(34)与动力加载组件连接；

所述动力加载组件为振动台⑴，设置于框架组件下方，用于提供试验时所需的动力；

所述的锚固实施组件包括锚固定位板⑻、锚具定位杆(24)和锚具(25)；所述锚固定位板⑻上开有多个圆孔⑽，锚具定位杆(24)的锚固端设有槽孔(28)，所述锚固端穿过圆孔⑽并水平搁置在支撑小梁⑾上，用于与锚具(25)尾部相连接。

2.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述用于插入锚固定位板⑻的插槽由长方体框架(33)后侧左右的立柱⑶和引导板⒄构成，引导板⒄与立柱⑶所在平面相平行。

3.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述纵向平行导轨⑿由四根小立柱⒆构成，所述四根小立柱⒆两两平行设置在长方体框架(33)后侧的左右两侧。

4.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述支撑小梁⑾的左、右两端设有螺栓(21)和垫片(22)。

5.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述锚具定位杆(24)由定位杆杆体(27)和把手(26)组成；所述定位杆杆体(27)一端开有槽孔(28)，定位杆杆体(27)另一端与把手(26)相连。

6.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述锚具(25)由锚具尾部(29)、锚具杆体(30)、垫片(31)和螺母(32)组成；锚具杆体(30)的一端为锚具尾部(29)，锚具尾部(29)的横断面形状与定位杆杆体(27)所开槽孔(28)的形状相匹配；锚具杆体(30)的另一端设有外螺纹，垫片(31)和螺母(32)通过外螺纹与锚具杆体(30)相连。

7.一种利用权利要求1-6任一项所述装置的动力作用下散粒料锚固效应试验方法，其特征在于包括如下步骤：

⑴针对研究需求，设计相应的散粒料锚固模型；模型的设计依据相似原理，且针对研究对象取坝轴线下游或上游的区域进行缩尺模拟，模型轮廓呈直角梯形；依据相关工程的锚杆间距，包括垂直向间距、水平向间距，依据相似原理进行缩尺设计或按研究目的自行设计试验锚杆间距；依据相关工程筑坝堆石料的原始级配曲线，对原始级配曲线进行相应的缩尺以满足室内试验对试验散粒料尺寸的要求或按研究目的自行设计试验级配曲线；

⑵制作模型；具体包括如下子步骤：

(2.1)将长方体框架固定在振动台上，根据试验要求选用相应的锚固定位板，在透明材质板上画出设计的模型轮廓线及锚杆位置示意线；

(2.2)将按试验级配曲线筛选的散粒料拌合均匀，平铺于长方体框架内；填筑散粒料过程中，使用木锤或橡皮锤击实散粒料至设计孔隙率或设计密度，并进行修边使模型边坡与模型轮廓线贴合；

(2.3)待填筑散粒料至第一层施加锚具设计高度时，将支撑小梁移动至该设计高度，从长方体框架后部，通过锚固定位板上的圆孔插入锚具定位杆并将锚具定位杆水平搁置在支撑小梁上，并使锚具定位杆带槽孔一端置于模型中的设计位置；将锚具尾部插入槽孔中；

(2.4)继续填筑散粒料至第二层设计高度，设置锚具的过程同步骤(2.3)；安置第一层锚具的垫片、螺母，旋紧螺母使散粒料、垫片、螺母紧密贴合，按试验设计的大小施加预应力，缓慢抽去锚具定位杆；

(2.5)移动支撑小梁至第三层高度，设置锚具的过程同步骤(2.3)，安置第二层锚具的垫片、螺母，旋紧螺母使散粒料、垫片、螺母紧密贴合，按试验设计的大小施加预应力，缓慢抽去锚具定位杆；如此反复直至填筑至模型顶高程，所有锚具安置完毕；至此模型制作完毕；

⑶开启振动台，检查相关试验仪器是否处于正常状态，调试振动台及各相关试验仪器至正常状态，通过控制台输入试验设计的地震波，启动振动台开始试验；

⑷观察、记录试验过程中和试验后模型的状态，通过相关仪器设备采集试验数据，例如模型破坏型式、水平位移、竖直位移、锚具应变等；

⑸整理、分析试验数据。