[發(fā)明專利]一種地下工程模型試驗(yàn)用預(yù)應(yīng)力錨桿及施作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210221047.1
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102704970A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李為騰;李智;王德超;李術(shù)才;王琦;王洪濤
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: E21D21/00
• 分類號: E21D21/00;E21D20/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 鄧建國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)技術(shù)，尤其涉及一種地下工程模型試驗(yàn)用預(yù)應(yīng)力錨桿及施作方法。

背景技術(shù)

地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)是根據(jù)相似理論將實(shí)際工程轉(zhuǎn)換為室內(nèi)模型進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M，其有利于在復(fù)雜的試驗(yàn)過程中突出主要矛盾，便于把握、發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系，其中，地下工程模型試驗(yàn)是對隧道、煤巷等地下工程進(jìn)行仿真模擬，指導(dǎo)地下工程設(shè)計(jì)和施工的一種有效方法和手段。在地下工程模型試驗(yàn)中，洞室開挖后，需要模擬洞室的支護(hù)如模擬錨桿支護(hù)，但目前模型試驗(yàn)用錨桿的制作和施作技術(shù)尚未成熟，特別對于模擬實(shí)際工程中的預(yù)應(yīng)力錨桿還缺乏有效手段，模型試驗(yàn)中難以真實(shí)反映實(shí)際工程中預(yù)應(yīng)力錨桿的支護(hù)作用，降低了模型試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種有效的地下工程模型試驗(yàn)用預(yù)應(yīng)力錨桿及施作方法，以解決模型試驗(yàn)中預(yù)應(yīng)力錨桿的模擬問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種地下工程模型試驗(yàn)用預(yù)應(yīng)力錨桿，包括桿體、托盤、彈簧、螺母；所述托盤為兩個(gè)，托盤和螺母依次套在桿體上，彈簧也套在桿體上，處于兩個(gè)托盤之間。

所述桿體為金屬桿體，其根據(jù)模型試驗(yàn)相似比尺確定尺寸和比選材料。

桿體一端設(shè)置有與螺母相對應(yīng)的螺紋，在桿體另一端涂有粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑能夠粘結(jié)桿體和模型體。

一種地下工程模型試驗(yàn)用預(yù)應(yīng)力錨桿的施作方法，包括以下步驟：

（1）鉆孔。定位錨桿位置，然后根據(jù)錨桿孔設(shè)計(jì)深度，利用微型氣鉆在模型體上鉆孔；

（2）安裝錨桿。將預(yù)制好的錨桿置入鉆孔內(nèi)，并保持錨桿靜止不動(dòng)，直至錨桿錨固端與模型體粘結(jié)產(chǎn)生錨固力；

（3）施加預(yù)應(yīng)力。錨桿安裝完成后，根據(jù)彈簧彈力與螺母旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的關(guān)系旋轉(zhuǎn)n圈螺母，從而推動(dòng)托盤擠壓彈簧，此時(shí)彈簧由于壓縮產(chǎn)生彈力，從而張拉錨桿使其產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力并達(dá)到設(shè)計(jì)值。其中，錨桿設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力大小等于彈簧產(chǎn)生的彈力大小，其與螺母旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的關(guān)系為：

F=K×L；

式中，F(xiàn)為錨桿設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力，K為彈簧剛度，L為螺母旋轉(zhuǎn)n圈時(shí)在錨桿上的移動(dòng)距離，n≥0。

本發(fā)明解決了模型試驗(yàn)中預(yù)應(yīng)力錨桿模擬的問題，具有以下有益效果：

（1）制作簡單，成本低，能滿足模型試驗(yàn)批量生產(chǎn)使用的要求；

（2）通過改變桿體材料以及其長度和直徑，可以任意調(diào)節(jié)模型預(yù)應(yīng)力錨桿尺寸，可滿足模型試驗(yàn)各種相似比的要求，從而使模型試驗(yàn)錨桿和實(shí)際工程錨桿一一對應(yīng)。

（3）通過選擇彈簧剛度與長度，可以控制模型預(yù)應(yīng)力錨桿的預(yù)應(yīng)力大小范圍，能夠滿足模型試驗(yàn)各種相似比的要求，真實(shí)反映實(shí)際工程錨桿的預(yù)應(yīng)力作用。

（4）該發(fā)明可廣泛應(yīng)用于水利、交通、礦山等地下工程領(lǐng)域的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的使用示意圖。

圖例說明：1—桿體；2—托盤；3—彈簧；4—螺母；5—粘結(jié)劑；6—鉆孔；7—模型體。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1中，本實(shí)施例的地下工程模型試驗(yàn)用預(yù)應(yīng)力錨桿，包括桿體1、托盤2、彈簧3、螺母4；所述托盤2為兩個(gè)，托盤2和螺母4依次套在桿體1上，彈簧3也套在桿體1上，處于兩個(gè)托盤2之間；所述桿體1為金屬桿體，其根據(jù)模型試驗(yàn)相似比尺確定尺寸和比選材料；所述桿體1一端設(shè)置有與螺母4相對應(yīng)的螺紋，在桿體1另一端涂有粘結(jié)劑5，所述粘結(jié)劑5能夠快速粘結(jié)桿體1和模型體7。

一種地下工程模型試驗(yàn)用預(yù)應(yīng)力錨桿的施作方法，包括以下步驟：

（1）鉆孔。定位錨桿位置，然后根據(jù)錨桿孔設(shè)計(jì)深度，利用微型氣鉆在模型體7上鉆孔；

（2）安裝錨桿。將預(yù)制好的錨桿置入鉆孔6內(nèi)，并保持錨桿靜止不動(dòng)，直至錨桿錨固端與模型體7粘結(jié)產(chǎn)生錨固力；

（3）施加預(yù)應(yīng)力。錨桿安裝完成后，根據(jù)彈簧3彈力與螺母4旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的關(guān)系旋轉(zhuǎn)n圈螺母4，從而推動(dòng)托盤2擠壓彈簧3，此時(shí)彈簧3由于壓縮產(chǎn)生彈力，從而張拉錨桿使其產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力并達(dá)到設(shè)計(jì)值。其中，錨桿設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力大小等于彈簧3產(chǎn)生的彈力大小，其與螺母4旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的關(guān)系為：F=K×L；

式中，F(xiàn)為錨桿設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力，K為彈簧3的剛度，L為螺母4旋轉(zhuǎn)n圈時(shí)在錨桿上的移動(dòng)距離，n≥0。

由技術(shù)常識可知，本發(fā)明可以通過其它的不脫離其精神實(shí)質(zhì)或必要特征的實(shí)施方案來實(shí)現(xiàn)。因此，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或在等同于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包含。