[發(fā)明專利]錨固界面應(yīng)力測試裝置及其測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110462687.7
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN102589774A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙同彬;譚云亮;張澤;尹延春
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及試驗(yàn)方法及裝置，尤其涉及錨桿界面應(yīng)力分布規(guī)律研究的試驗(yàn)方法及裝置。

背景技術(shù)

錨桿支護(hù)技術(shù)作為一種優(yōu)越的巖土體加固技術(shù)方法，越來越廣泛的應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域，但錨固機(jī)理的研究仍明顯滯后于錨固技術(shù)的發(fā)展。在由錨桿、粘結(jié)材料及巖體構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)中，錨固界面是相對薄弱的部位，很多破壞往往都是在這些界面處發(fā)生的，因此錨固界面應(yīng)力分布規(guī)律的測試非常重要，對于錨固機(jī)理研究、支護(hù)設(shè)計(jì)以及巖體穩(wěn)定性分析具有指導(dǎo)意義。

現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室測試中，普遍采用傳統(tǒng)的拉拔試驗(yàn)進(jìn)行錨桿界面應(yīng)力測試，試驗(yàn)過程中錨桿外露端直接承受拉力，使錨桿從基體中向外拔出。拉拔試驗(yàn)過程中，錨桿端頭與試驗(yàn)機(jī)的合理連接很難實(shí)現(xiàn)；當(dāng)錨固體制作或安裝不能保證精度時(shí)，還容易使外露錨桿產(chǎn)生彎曲，造成試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確；并且這種拉拔試驗(yàn)方法是由錨桿向巖體方向傳遞力，而在現(xiàn)場錨固工程中真實(shí)的情況是，錨孔底部巖石給錨桿以推力，所以錨固系統(tǒng)力傳遞方向和實(shí)驗(yàn)受力狀態(tài)相悖，錨桿拉拔試驗(yàn)所獲得錨固界面應(yīng)力分布形態(tài)與現(xiàn)場工程存在一定程度的偏差。

發(fā)明內(nèi)容

為解決巖體加固工程中的錨固界面應(yīng)力分布規(guī)律的真實(shí)測試問題，本發(fā)明提供一種在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行錨固界面應(yīng)力測試裝置及其測試方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種錨固界面應(yīng)力測試裝置，由加載系統(tǒng)和加載裝置所組成；所述的加載系統(tǒng)是雙向加載液壓試驗(yàn)系統(tǒng)，即加載系統(tǒng)由一個(gè)側(cè)向加載油缸，底向加載油缸和液壓泵站組成；

所述的加載裝置包括一個(gè)加載框架和安裝在加載框架內(nèi)的用于夾持錨桿測力試件的夾持柱筒；所述的加載框架具有底框和兩側(cè)邊框；所述夾持柱筒由對稱的兩半部分合在一起構(gòu)成，夾持柱筒為外方內(nèi)圓的柱筒，其內(nèi)徑與錨桿測力試件的外徑相匹配，夾持柱筒內(nèi)壁加工有螺紋狀粗糙面；加載框架的一側(cè)邊框內(nèi)面設(shè)有凸臺，加載系統(tǒng)的側(cè)向加載油缸設(shè)在另一側(cè)邊框內(nèi)，且與凸臺處于相對的位置，側(cè)向加載油缸的活塞端設(shè)有側(cè)向壓力傳感器；加載框架的底框上設(shè)有底向加載油缸，底向加載油缸的活塞端設(shè)有底向壓力傳感器和推力墊板；推力墊板的中心設(shè)有中心孔；所述的夾持柱筒置于凸臺、側(cè)向壓力傳感器和推力墊板三者之間。

為了便于調(diào)整夾持柱筒軸線位置，在夾持柱筒兩側(cè)分別設(shè)有調(diào)整墊板；

為了便于調(diào)整測力錨桿試件的高度，在壓力傳感器和推力墊板之間設(shè)有調(diào)整墊板；

利用上述測試裝置進(jìn)行錨固界面應(yīng)力測試的方法，包括以下步驟：

第一步：制作測力錨桿試件，在錨桿兩側(cè)縱向開設(shè)對稱的凹槽，將若干應(yīng)變片等間距的粘結(jié)到錨桿凹槽內(nèi)，應(yīng)變片上連接上導(dǎo)線；在混凝土柱或巖柱試件上鉆錨桿孔，將制作好的測力錨桿裝入錨桿孔內(nèi)，孔壁中灌入粘結(jié)劑，在室內(nèi)環(huán)境中養(yǎng)護(hù)6小時(shí)，使測力錨桿與混凝土柱或巖柱試件凝固成整體；

第二步，將錨桿測力試件置于夾持柱筒中，并以錨桿外露端朝上的方向，將夾持柱筒安裝在測試裝置的加載框架內(nèi)，并用調(diào)整墊板調(diào)整好高度和軸線位置；將應(yīng)變片導(dǎo)線通過數(shù)據(jù)傳輸線與靜態(tài)電阻應(yīng)變儀相連；啟動(dòng)側(cè)向加載油缸，在側(cè)向上頂緊試驗(yàn)錨固體，并施加到預(yù)定的錨固體圍壓值；

第三步，啟動(dòng)底向加載油缸，活塞在底部給錨桿測力試件施加推力，在靜態(tài)電阻應(yīng)變儀上記錄出錨桿不同部位上的應(yīng)變值，然后換算出各點(diǎn)的軸力；

換算公式如下：

N_i＝Eε_iA

式中：N_i-第i點(diǎn)應(yīng)變片處的軸力；E-錨桿彈性模量；ε_i-第i點(diǎn)應(yīng)變值；A-錨桿截面積。

再用錨桿上相鄰測點(diǎn)軸力相減，得到錨固界面剪應(yīng)力的分布情況，

τi,i+1=Ni-Ni+1πdΔx]]>

式中：τ_i，i+1-錨桿界面第i和第i+1點(diǎn)之間的平均剪應(yīng)力；d-錨桿直徑；Δx-應(yīng)變片之間的間距。