[实用新型]一种可视化三向加载拉拔试验箱

说明书

本实用新型公开了一种可视化三向加载拉拔试验箱，包括底板、填料箱、竖向加载部、横向加载部、拉拔装置和位移量测装置，填料箱正面设有透明亚克力板；竖向加载部为固定在填料箱上方的一拖四同步液压千斤顶；横向加载部为安装在填料箱左侧和后侧的气压加载装置；拉拔装置进行拉拔实验；位移测量装置安装在拉拔装置上方。可视化拉拔试验利用透明亚克力板实现试验过程的可视化观测，可通过图像测速PIV技术记录试验中土颗粒的运动轨迹和锚土相互作用过程，揭示锚固机理，全尺寸试验结果可对可视化试验结果进行对比和校核；通过三向加载(两侧气压加载、上部千斤顶加载)模拟锚固段的真实三向受力状态；通过注排水系统，可模拟饱和土体或渗流环境。

技术领域

本实用新型涉及土工模型试验装置技术领域，具体为一种可视化三向加载拉拔试验箱。

背景技术

锚杆(索)支护技术在土木工程，尤其是在基坑工程，隧道、边坡支护工程中广泛应用。室内常采用拉拔箱试验对不同截面形式、尺寸的锚固结构在不同土体、不同入土深度的情况进行试验研究，以探究锚杆(索)的抗拔力以及其锚固效果。传统的拉拔试验箱存在着诸多的缺陷，传统的拉拔试验箱不能开展可视化试验，不能获得在拉拔过程中锚固段土颗粒的运动轨迹，亦不能探究拉拔过程中机械锚头(如伞形锚)或锚固段周边土体的变形破坏特征与破坏模式，从而无法有效的揭示锚土相互作用机理，这一问题对于锚固设计极为关键。其二，边坡、隧道工程中采用的锚杆(索)其锚固段径向方向受力往往成为最大主应力方向，轴向方向受力常成为最小主应力方向，是典型的三向受力状态。传统的拉拔试验箱一般只能采取顶部加压的方式，不能对三向受力状态进行有效的模拟。另外，传统的拉拔箱多不能开展饱和土体及渗流工况下的拉拔试验，适用范围有限。

实用新型内容

针对上述存在问题，本实用新型的目的在于提供一种可视化三向加载的拉拔试验箱，不同于传统的拉拔试验箱，该试验箱可以实现锚杆(索)拉拔过程中土体变形与破坏的可视化，可以模拟锚固段地层的真实三向应力状态、饱和土体及渗流环境。通过以上改进，使得该拉拔试验箱适用于获取对不同应力状态与渗流环境下锚杆(索)变形模式、破坏模式与机理以及极限承载力的研究。尤其适合于机械锚杆，如伞形锚锚头切入土体到拉拔破坏全过程土体变形破坏全过程可视化模拟。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种可视化三向加载拉拔试验箱,包括底板、填料箱、竖向加载部、横向加载部、拉拔装置、位移量测装置，

填料箱，正面设有透明亚克力板，所述填料箱固定在底板与外框架之间，所述外框架包括固定在填料箱侧板两侧的立柱以及固定在立柱之间的横向横梁；

竖向加载部，包含固定在填料箱的上方的横向横梁上的一拖四同步液压千斤顶；

横向加载部，包含安装在填料箱左侧和右侧的气压加载装置；

拉拔装置，包含锚杆拉拔仪、拉杆、反力板，纵向横梁垂直固定在所述横向横梁上方，所述锚杆拉拔仪安装在反力板中段上作为一个整体可拆卸安装在纵向横梁上；

位移量测装置安装在所述拉拔装置上方；

优选的，所述可视化三向加载拉拔试验箱还包括注排水系统，包括设在填料箱盖板的中间注水拉拔双用孔，在填料箱的左面设有排水阀门，同时外接流量计，整个填料箱做防水处理。

优选的，所述底板上设有凹槽，透明亚克力板固定在凹槽中，透明亚克力板表面位于左右侧板之间等距设有若干固定横向钢条穿过填料箱对透明亚克力板进行固定，顶部和底部固定工字钢，相邻的横向钢条之间间隔固定竖向钢条。

优选的,所述的气压加载装置包括长800mm，宽200mm，高1200mm的方形气囊，所述方形气囊由四个长200mm，宽200mm，高1200mm的腔组成，四个腔的中部相通，气囊配有气压表，上方气囊盖板开孔接充气泵。