[发明专利]基于3D打印技术的全长粘结锚杆杆体应变测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及锚杆应变测试领域，特别是一种基于3D打印技术的全长粘结锚杆杆体应变测试方法，适用于室内试验。

背景技术

全长粘结锚杆作为地下工程围岩加固的重要支护形式之一，近些年来得到了越来越广泛的应用。但由于受锚杆杆体与胶结剂间复杂剪切作用的影响，全长粘结锚杆杆体的拉应变一直难以准确测量，导致杆体拉应变的演化规律难以分析，也致使许多工程的锚固设计仍停留在经验上，或者采用应力沿杆体均匀分布假定进行设计（这与实际情况不符）。室内试验是研究锚杆应变的常用方法之一。目前国内外在室内试验中采用的锚杆应变测试方法主要为电阻应变测试法和光纤光栅测试法。

电阻应变测试法和光纤光栅测试法是指在锚杆安装前，在杆体外部轴向方向布设电阻式应变片或光栅光纤及其传感器，锚杆在受力后产生一定的变形，根据变形可以测量杆体的应变。但是这两种方法中所使用的应变片、光栅光纤及传感器均粘贴在锚杆外部，与粘结剂直接或间接接触，相互之间会产生一定的剪应力，影响测试数据的准确性，并且当粘结剂的塑性较强、强度较大时，所测得的数据会容易失真。另外，光栅光纤极易损坏，对周围环境要求较高，且整个测试系统成本较高。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种操作简单、可靠性高的基于3D打印技术的全长粘结锚杆杆体应变测试方法，消除粘结剂对测试数据准确性的影响，从根本上解决现有室内试验中全长粘结锚杆杆体应变测试方法存在的测试数据偏差大、测试成本高的问题。

本发明的技术方案是：

一种基于3D打印技术的全长粘结锚杆杆体应变测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1）、利用3D打印技术制备全长粘结锚杆，所述全长粘结锚杆为空心锚杆，其由分别利用3D打印机打印的两个锚杆瓣体组成，两个锚杆瓣体合并为一体时在锚杆中心形成轴向空腔且所述轴向空腔一端为封闭端、另一端为敞口端；

步骤2）、将电阻式应变片沿锚杆轴向粘贴于其中一个锚杆瓣体的内壁上，所述电阻式应变片一端连接信号传输线缆，而后将两个锚杆瓣体粘接为完整锚杆，使电阻式应变片及信号传输线缆布置于轴向空腔中；

步骤3）、将完整锚杆的封闭端插入试件的钻孔中，并用粘结剂将锚杆与试件固定为一体；

步骤4）、将信号传输线缆由锚杆的轴向空腔的敞口端引出并与静态应变仪连接，所述静态应变仪另与计算机连接，当测试过程中锚杆发生变形时，电阻式应变片产生的应变参数通过信号传输线缆被静态应变仪采集，采集后的数据被计算机进行记录及计算分析，最终得出锚杆杆体应变情况。

上述的基于3D打印技术的全长粘结锚杆杆体应变测试方法，所述空心锚杆的横截面形状为外圆内方。

上述的基于3D打印技术的全长粘结锚杆杆体应变测试方法，所述电阻式应变片的数量为一个或多个。

本发明的有益效果是：

1、本发明与现有的测试技术相比，将电阻式应变片布置于锚杆内部，当锚杆发生变形时，电阻式应变片产生的应变参数通过信号传输线缆被静态应变仪采集，并被计算机记录并分析，最终得出杆体应变情况。避免了应变片被外部粘结剂损坏，排除了粘结剂对测试数据的干扰，提高了测试数据的准确性；

2、3D打印技术具有快速、自动、直接和比较精确地将计算机中设计的三维模型转化为实物产品等优点，可以满足室内试验中对复杂形状锚杆的制作需求；

3、目前可供3D打印技术选择的打印材料有多种，可以打印出多种相似比下的特定锚杆，适用范围广。

附图说明

图1为本发明所述的基于3D打印技术制备的全长粘结锚杆的横截面结构示意图；

图2为本发明的测试原理图。

图中：1.全长粘结锚杆、1-1.锚杆瓣体Ⅰ、1-2.锚杆瓣体Ⅱ、2.轴向空腔、3.粘结剂、4.信号传输线缆、5.电阻式应变片、6.静态应变仪、7.计算机、8.试件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，该基于3D打印技术的全长粘结锚杆杆体应变测试方法，包括如下步骤：

1）、利用3D打印技术制备全长粘结锚杆，所述全长粘结锚杆1为空心锚杆，其由分别利用3D打印机打印的锚杆瓣体Ⅰ1-1和锚杆瓣体Ⅱ1-2组成，锚杆瓣体Ⅰ1-1和锚杆瓣体Ⅱ1-2合并为一体时在锚杆中心形成轴向空腔2且所述轴向空腔2一端为封闭端、另一端为敞口端，本实施例中，所述空心锚杆的横截面形状为外圆内方，锚杆瓣体Ⅰ1-1和锚杆瓣体Ⅱ1-2结构尺寸相同。