[发明专利]岩土体大掺量膨胀水泥浆膨胀过程可视化装置及使用方法

说明书

本发明公开一种岩土体大掺量膨胀水泥浆膨胀过程可视化装置，包括用于盛装土壤或岩样的长方体箱体，长方体箱体顶部开放，底部封闭；长方体箱体其中一侧面开放并安装有钢化玻璃，钢化玻璃外表面设有刻度尺，钢化玻璃内侧面设有用于添加膨胀水泥浆的管材，管材内设有锚杆，锚杆上设有压力传感器和应变片，压力传感器和应变片输出端与数据采集系统连接；长方体箱体顶部通过支撑架体与安装板连接，安装板底部与千斤顶固定端连接，支撑架体内部设有与长方体箱体顶部开口相匹配的承压板，千斤顶伸缩端紧贴承压板上表面；本发明还公开相应的使用方法，最终实现不同土壤密实度或地应力条件下不同膨胀剂含量水泥浆随时间变化及锚杆拉拔试验破坏模式的全程可视化。

技术领域

本发明涉及土木工程实验领域，具体地指一种岩土体大掺量膨胀水泥浆膨胀过程可视化装置及使用方法。

背景技术

膨胀剂在当今建筑施工中的应用很广泛，它的主要功能是补偿混凝土硬化过程中的干缩和冷缩，为改善工程中混凝土的一些相关性能，膨胀剂可以应用于与防水有关的地下、水工、海工、地铁、隧道等钢筋混凝土结构工程，在使用过程中提高混凝土的密实性、抗渗性、耐磨性，以及对钢筋的握裹力等。现阶段膨胀水泥浆在支护工程中逐渐开始应用，可以将膨胀水泥浆用于锚杆锚固体，利用其侧向膨胀性能提高锚杆抗拔力，该应用在岩体和土体锚固技术方面有着显著的经济效益，但在膨胀剂的使用中，对质量方面有严格要求，过高过低都不利于工程的使用，甚至有可能超过预期的效果，因此需结合实际工程概况而设计膨胀剂的含量，而在不同膨胀剂含量和不同的外力作用下的膨胀水泥浆对围岩的影响过程，是工程设计中无法预测的，也是施工人员比较关注的问题，因此不同膨胀剂含量的水泥浆在不同条件下的膨胀过程可视化对膨胀水泥浆广泛应用有极高的工程研究价值，然而在实际工程中，大掺量膨胀水泥浆的膨胀过程还没有具体的可视化装置和观察方法，不利于人们研究不同土壤密实度或地应力条件下三主体（锚杆、锚固体、土壤体或岩体）两界面（三主体之间界面）破坏模式及演化规律。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种岩土体大掺量膨胀水泥浆膨胀过程可视化装置及使用方法，以直接观察大掺量膨胀水泥浆在不同的条件下的膨胀过程，实现不同土壤密实度或地应力条件下不同膨胀剂含量水泥浆随时间变化及锚杆拉拔试验破坏模式的全程可视化，有利于研究不同土壤密实度或地应力条件下三主体两界面破坏模式及演化规律。

本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种岩土体大掺量膨胀水泥浆膨胀过程可视化装置，包括用于盛装土壤或岩样的长方体箱体，所述长方体箱体顶部开放，底部封闭；

所述长方体箱体其中一侧面开放并安装有钢化玻璃，所述钢化玻璃外表面设有刻度尺，所述钢化玻璃内侧面设有用于添加膨胀水泥浆的管材，所述管材内设有锚杆，所述锚杆上设有压力传感器和应变片，所述压力传感器和应变片输出端与数据采集系统连接；

所述长方体箱体顶部通过支撑架体与安装板连接，所述安装板底部与千斤顶固定端连接，所述支撑架体内部设有与长方体箱体顶部开口相匹配的承压板，千斤顶伸缩端紧贴承压板上表面。

优选地，所述管材为半圆环形钢管结构，所述承压板与管材接触的一侧设有与管材外形相吻合的半圆形凹槽。

优选地，所述锚杆由圆柱形杆和半圆柱形杆组成，所述半圆柱形杆的外圆弧面开设有安装压力传感器和应变片的槽子，所述圆柱形杆位于钢化玻璃顶部，所述半圆柱形杆的矩形面紧贴钢化玻璃内侧面。

优选地，所述长方体箱体为钢板材料焊接而成，所述支撑架体包括焊接于长方体箱体顶部四角位置的四根螺纹钢柱，所述螺纹钢柱顶部通过螺母与安装板连接。

优选地，所述安装板底部还竖向安装有四根用于限制千斤顶发生侧向移动的限位钢柱。

优选地，所述钢化玻璃为矩形，锚杆紧贴钢化玻璃内侧且与其竖直中心线重合。