[发明专利]一种拉拔试验中施加围岩压力的柔性加压试验装置及方法

说明书

本发明提供了一种拉拔试验中施加围岩压力的柔性加压试验装置及方法，本发明实施例通过两块半圆外部约束圆筒拼接成筒体，并在拼接后的筒体内放置混凝土试样，在混凝土试样与外部约束圆筒之间设置环形柔性压力枕，并将环形柔性压力枕与外部注水加压装置连接，通过注水加压装置为压力枕注水加压，从而模拟施加围岩压力的过程。本发明外部约束圆筒与底部加载托盘以及混凝土试样组成的空间，正好将环状柔性压力枕约束在此空间内；柔性压力枕充水加压时，压力枕内压力相等，柔性压力枕能能均匀的将压力施加在试样上；本发明加压装置，不需要特殊的仪器设备就能进行，使用方便，操作简单。

技术领域

本发明涉及锚固结构设计技术领域，特别是一种拉拔试验中施加围岩压力的柔性加压试验装置及方法。

背景技术

锚杆长期以来被广泛应用于土木和采矿工程中的岩体加固，锚杆通过抑制岩体内部的变形来加固岩体。锚固系统中主要存在两个界面，第一个界面是锚杆与粘结材料之间的界面，第二个界面为粘结材料与被加固岩体之间的界面。根据力的传力机理分析，施加在锚杆上的拉拔力通过第一个界面以剪应力的形式传递给粘结材料，最后粘结材料又将荷载通过第二个界面以剪应力的形式传递给岩体。由此可见，界面上剪应力的大小直接关系着锚固结构的安全。大量的研究已经证明，界面上的剪应力由三个部分组成：粘结力、摩擦和机械咬合力(比如钢筋肋与砂浆间的咬合)。分析三部分形成的机理不难看出，除了粘结力与组成界面的材料属性有关之外，摩擦力与机械咬合力都与界面上的法向应力有关系，特别是在界面产生滑移以后，法向应力的大小对界面上的剪应力的影响更加明显。锚固结构的实际工程应用中，锚固结构的围压主要来源于锚固结构锚固段周边围岩的压力。

目前对于锚固结构的研究，除了理论分析外还有现场拉拔试验及实验室模型试验。现场试验能够真实反映锚固结构实际受力情况，能够最大程度揭示锚固结构的受力特点。但是，比较精密测试仪器受现场环境的影响巨大，并且体型庞大的实验设备又很难搬运到施工现场。由于这些原因，现场原位试验在实际的研究当中受到了很大的制约。实验室内的模型试验，恰恰能够克服现场试验的诸多弱点。但是实验室模型试验也有一个最大的缺陷就是很难还原锚固结构现场的受力状态，尤其是其受到的围岩压力的情况。

在大量的进行的锚固结构实验室模型拉拔试验中，有的试件周边没有任何约束，有的在试件周边施加单向荷载模拟围压。到目前为止，很少有试验研究能够在试件上施加与现场情况比较吻合的围压。究其原因，主要还是实验室当中没有合适的加载装置，能够对试件施加围压。

发明内容

本发明的目的是提供一种拉拔试验中施加围岩压力的柔性加压试验装置及方法，旨在解决现有技术中锚固结构拉拔试验缺少围压加载装置的问题，实现模拟施加围岩压力的过程，提高试验准确度。

为达到上述技术目的，本发明提供了一种拉拔试验中施加围岩压力的柔性加压试验装置，所述装置包括：

两块半圆形外部约束圆筒，通过圆筒拼接螺栓进行拼接，拼接后的外部约束圆筒内放置混凝土试样，在试样与外部约束圆筒之间设置环形柔性压力枕，所述环形柔性压力枕与注水加压装置连接；

外部约束圆筒底部设置有底部加载托盘，混凝土试样底部埋置锚固螺栓与底部加载托盘固定连接，底部加载托盘中心焊接有拉杆，混凝土试件顶部锚固有锚杆，所述拉杆与锚杆位于同一轴线上；

所述锚杆与试验机上部夹具固定连接，所述拉杆与试验机下部夹具固定连接。

优选地，所述环形柔性压力枕在顶端设置接口和排气孔，接口与外部的注水加压装置连接。

优选地，所述接口与注水加压装置之间设置阀门和压力表。

本发明还提供了一种拉拔试验中施加围岩压力的柔性加压试验方法，所述方法包括以下步骤：