[实用新型]一种考虑冻融循环的锚杆剪切蠕变试验仪

说明书

本实用新型公开了一种考虑冻融循环的锚杆剪切蠕变试验仪，克服现有技术中的锚杆剪切蠕变试验装置，不能够模拟土体融冻循环现象对锚杆剪切蠕变的影响，导致试验结果和真实现场情况偏差较大的不足之处。它包括竖直设置的圆柱筒体、空心千斤顶、固定垫板和冻融装置，所述空心千斤顶设置在圆柱筒体的顶部，空心千斤顶的顶部设置固定垫板，所述圆柱筒体的侧壁内设有内循环管路，所述内循环管路连接冻融装置，圆柱筒体的内壁设有温度传感器。

技术领域

本实用新型涉及岩土试验技术领域，尤其涉及一种主要用于测试处于冻融循环环境中锚杆力学性能退化的试验仪器。

背景技术

冻融循环是一种强烈的自然风化作用，常见于高寒区、冰川区、高山区和冻土区，对岩土结构的力学性能具有明显的弱化作用。大量工程实践表明，处在冻融循环环境中的锚固系统，尤其是预应力锚杆，在工程运营一段时间后，均有一定程度的应力松弛和蠕变变形。锚固系统通常由锚杆、锚固砂浆和锚固土体构成，由于锚杆本身的力学性能远优于锚固砂浆和锚固土体，因此锚固系统的蠕变变形主要是由锚固砂浆和锚固土体的蠕变变形共同组成。然而冻融循环对土体和砂浆的力学性能均有较大的弱化作用：1.冻融作用下，土体内细小土颗粒会在微裂隙水膜楔开压力下发生破坏，宏观上表现为土体力学性能随冻融循环的增加而逐渐降低；2.冻融作用下，砂浆内部孔隙会在孔隙水的冻胀作用下发生破坏，逐步形成贯通性裂缝，从而影响砂浆整体力学性能。

目前已有不少学者对锚固系统力学性能退化的理论机制开展了大量研究，主要集中在锚固系统现场应力应变监测研究和锚固系统蠕变模型理论研究等方面，但尚未有可在冻融循环环境下开展锚杆力学特性测试的试验装置公开。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术中的锚杆剪切蠕变试验装置，不能够模拟土体融冻循环现象对锚杆剪切蠕变的影响，导致试验结果和真实现场情况偏差较大的不足之处，提供能够在实验室环境中模拟冻融循环对锚杆剪切蠕变影响的一种考虑冻融循环的锚杆剪切蠕变试验仪。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的一种考虑冻融循环的锚杆剪切蠕变试验仪，包括竖直设置的圆柱筒体、空心千斤顶、固定垫板和冻融装置，所述空心千斤顶设置在圆柱筒体的顶部，空心千斤顶的顶部设置固定垫板，所述圆柱筒体的侧壁内设有内循环管路，所述内循环管路连接冻融装置，圆柱筒体的内壁设有温度传感器。

本方案的试验仪在锚杆剪切蠕变试验过程中，待测锚杆设置在圆柱筒体内，圆柱筒体内可以填充锚固土体，并通过锚固砂浆固定，构成锚固系统。空心千斤顶拉伸待测锚杆的一端，对待测锚杆施加剪切应力进行锚杆剪切蠕变实验。圆柱筒体内设置的内循环管路，可以通过冻融装置对圆柱筒体内的锚固土体进行冻结和融化的循环操作，从而能够兼顾试验冻融循环作用对锚固系统的剪切蠕变变形的影响。

作为优选，所述圆柱筒体顶部设有千斤顶垫板，空心千斤顶设置在千斤顶垫板顶面，千斤顶垫板中心设有顶部通孔，圆柱筒体的底部设有底部通孔，空心千斤顶设有内部通孔，所述顶部通孔、底部通孔和内部通孔均可容纳待测锚杆通过且位于圆柱筒体的中轴线上，固定垫板顶部设有固定待测锚杆的锚头螺母。

作为优选，所述固定垫板为十字形板状构件并设有四个伸出的翼板，千斤顶垫板顶面设有位移传感器，所述位移传感器位于固定垫板的翼板的正下方。

固定垫板用于固定待测锚杆的顶端，空心千斤顶通过固定垫板拉伸待测锚杆顶端，对其施加剪切应力。固定垫板十字型结构的四个方向伸出的翼板可作为蠕变变形监测的基准面，通过位移传感器监测固定垫板到千斤顶垫板之间距离数据变化来测量剪切蠕变变形。

作为优选，所述内循环管路包括若干竖直循环管和环形循环管，所述竖直循环管环绕圆柱筒体等距设置，竖直循环管平行所述圆柱筒体的轴向延伸，圆柱筒体的顶部和底部各设有一环形循环管，竖直循环管的两端分别通过两端的环形循环管连通。