[發(fā)明專利]一種地下工程模型試驗用錨桿測力計及測力方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210221070.0
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102706492A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李智;王琦;李術(shù)才;張波;李為騰;王德超;王洪濤
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 濟南圣達知識產(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)明涉及一種模型試驗技術(shù)，尤其涉及一種地下工程模型試驗用錨桿測力計及測力方法。

背景技術(shù)

地質(zhì)力學模型試驗是根據(jù)相似理論將實際工程轉(zhuǎn)換為室內(nèi)模型進行試驗?zāi)M，其有利于在復(fù)雜的試驗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，地下工程模型試驗是對隧道、煤巷等地下工程進行仿真模擬，指導(dǎo)地下工程設(shè)計和施工的一種有效方法和手段。在地下工程模型試驗中，洞室開挖后，需要模擬洞室的支護如模擬錨桿支護，目前，模型試驗中錨桿的模擬技術(shù)逐漸趨于成熟，但對于錨桿的受力監(jiān)測缺乏有效手段，難以對模型試驗施工模擬過程中錨桿支護構(gòu)件的支護狀況進行深入的分析。

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，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的地下工程模型試驗用錨桿測力計，以解決模型試驗中錨桿的受力監(jiān)測問題。

為實現(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用錨桿測力計，其主體為合金圓管，合金圓管上設(shè)置有兩個相對圓心對稱的錨桿孔，在兩錨桿孔之間的圓管上固定有電阻應(yīng)變傳感器，在電阻應(yīng)變傳感器上有導(dǎo)線與其連接。所述合金圓管外管壁光滑。

根據(jù)模型試驗中錨桿的受力大小比選材料，所述合金圓管所選的金屬材料能夠保證測力計使用時合金圓管變形不超出彈性階段。

一種地下工程模型試驗用錨桿測力方法，包括如下步驟：

（1）安裝；地下工程模型試驗用錨桿測力計使用時，將其套在錨桿上，并且夾在錨桿上的兩個托盤之間；

（2）標定；在應(yīng)用到模型試驗前進行，將測力計固定在一個帶圓孔的鋼制平臺上，錨桿穿過圓孔，電阻應(yīng)變傳感器通過導(dǎo)線接到電阻應(yīng)變儀上，然后使錨桿穿過圓孔一端受一定大小的拉力并逐步增加，同時通過電阻應(yīng)變儀測量得到電阻應(yīng)變傳感器對應(yīng)應(yīng)變值，最終得到錨桿受力-測力計應(yīng)變的關(guān)系曲線；

（3）模型試驗應(yīng)用；將已裝配測力計的錨桿打入模型中，其中一個托盤與模型表面接觸，支護時測力計受擠壓產(chǎn)生應(yīng)變，通過電阻應(yīng)變儀測量得到其應(yīng)變值，再對照標定得到的錨桿受力-測力計應(yīng)變關(guān)系曲線從而得到錨桿受力。

所述步驟（2）中，錨桿所受拉力控制在一定范圍內(nèi)，該范圍應(yīng)保證測力計合金圓管變形不超出彈性階段。

本發(fā)明解決了模型試驗中錨桿受力監(jiān)測的問題，其有益效果是：

（1）制作簡單，成本低，能滿足模型試驗批量生產(chǎn)使用的要求；

（2）使用方便，能較為準確地對模型試驗過程中錨桿的受力變化進行測測試；

（3）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)力學模型試驗研究。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的正視圖。

圖2為本發(fā)明的側(cè)視圖。?

圖3為本發(fā)明的標定測試示意圖。

圖4為本發(fā)明的使用示意圖。

圖例說明：1—合金圓管；2—電阻應(yīng)變傳感器；3—導(dǎo)線；4—錨桿孔；5—錨桿；6—托盤；7—螺母；8—電阻應(yīng)變儀；9—鋼制平臺；10—圓孔；11—模型體。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。

圖1-圖2中，本實施例的地下工程模型試驗用錨桿測力計，其主體為合金圓管1，合金圓管1上設(shè)置有兩個相對圓心對稱的錨桿孔4，在兩錨桿孔4之間的圓管上固定有電阻應(yīng)變傳感器2，在電阻應(yīng)變傳感器2上有導(dǎo)線3與其連接，所述合金圓管1的外管壁光滑。

根據(jù)模型試驗中錨桿的受力大小比選材料，所述合金圓管1所選的金屬材料能夠保證測力計使用時合金圓管1變形不超出彈性階段。

圖3-圖4中，地下工程模型試驗用錨桿測力計工作步驟如下：

（1）安裝；地下工程模型試驗用錨桿測力計使用時，將其套在錨桿5上，并且夾在錨桿5上的兩個托盤6之間，用螺母7緊固；

（2）標定；在應(yīng)用到模型試驗前進行，將測力計固定在一個帶圓孔的鋼制平臺9上，錨桿5穿過圓孔10，電阻應(yīng)變傳感器2通過導(dǎo)線3接到電阻應(yīng)變儀8上，然后使錨桿5穿過圓孔10一端受一定大小的拉力并逐步增加，同時通過電阻應(yīng)變儀8測量得到電阻應(yīng)變傳感器2對應(yīng)應(yīng)變值，最終得到錨桿受力-測力計應(yīng)變的關(guān)系曲線，其中，錨桿5所受拉力控制在一定范圍內(nèi)，保證測力計合金圓管1變形不超出彈性階段；

（3）模型試驗應(yīng)用；將已裝配測力計的錨桿5打入模型體11中，其中一個托盤6與模型體11表面接觸，支護時測力計受擠壓產(chǎn)生應(yīng)變，通過電阻應(yīng)變儀8測量得到其應(yīng)變值，再對照標定得到的錨桿受力-測力計應(yīng)變關(guān)系曲線從而得到錨桿受力。

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質(zhì)或必要特征的實施方案來實現(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。