[發明專利]地下工程模型試驗中預制錨桿施作的定位裝置及方法

有效

• 申請號: 201310102213.0
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN103174443A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 周宗青;劉洪亮;李術才;張乾青;李利平;王凱;王旌;陳云娟
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E21D20/00
• 分類號: E21D20/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 楊琪

技術領域

本發明涉及一種地下工程模型試驗中預制錨桿施作的定位裝置及方法，屬于試驗模型領域。

背景技術

地下工程模型試驗是對地下工程進行仿真模擬，指導地下工程設計和施工的一種有效的方法和手段。地下工程模型試驗是按照相似比和相似理論將實際工程按照一定的比例縮小成一個模型，并對模型體進行相應的操作以模擬實際工程。因此，在按照相似理論進行縮小時，應盡量保證實際工程中的技術手段，例如：噴射混凝土、打錨桿等能夠在模型試驗中得到體現。

通過理論及實踐分析，在地下工程模型試驗中施作系統錨桿時，實行提前預埋或者在隧道開挖過程中打設，對結果的影響并不大，但是在大型模型試驗中，由于隧道孔徑較小，洞身較長，難以在隧道開挖過程中及時打設系統錨桿，而相對的，采用預制預埋的方式，即在填料過程中，預先在固定位置埋設系統錨桿，操作相對較為簡單，所以進行相關實驗時，多采用預制預埋的方式。而將系統錨桿準確的插入到設計好的位置是試驗結果準確可靠的前提，但是由于模型的尺寸的限制以及進行模型試驗時的工具的限制，對系統錨桿的定位有一定的難度。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種地下工程模型試驗中預制錨桿施作的定位裝置及方法。本發明結構簡單、定位準確、操作方便、價格便宜，能夠準確高效的完成系統錨桿的梅花形布設。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

地下工程模型試驗中預制錨桿施作的定位裝置，包括拱形模具、定向工具、成孔工具和錨桿定位工具；所述拱形模具上設有若干列錯位排布的定位孔，所述定位孔與定向工具嵌套配合，所述定向工具設有貫穿其軸線的定向孔，所述定向工具以定向孔的孔徑分為小孔徑定向工具和大孔徑定向工具兩種；所述成孔工具與小孔徑定向工具嵌套配合；所述錨桿定位工具與大孔徑定向工具嵌套配合。

所述拱形模具為木制，其長度為20cm，分布有5列定位孔，定位孔直徑為1cm，各列定位孔間距為4cm，第一列和最后一列定位孔與模型邊界的間距為2cm，實現了各列定位孔的等間距操作，從而保證了打設的錨桿的等間距操作；所述拱形模具包括拱形模具I和拱形模具II，拱形模具I的奇數列等間距設5個定位孔，偶數列等間距設6個定位孔；拱形模具II的奇數列等間距設6個定位孔，偶數列等間距設5個定位孔，各列定位孔錯位排布，實現了定位孔的梅花狀布設。

所述定向工具為一上、下不等徑的柱狀結構，下半段與定位孔等直徑、且與拱形模具等厚度，上半段的直徑大于定位孔孔徑；所述小孔徑定向工具的定向孔孔徑為1.8mm，大孔徑定向工具的定向孔孔徑為2mm，兩者分別配合成孔工具及錨桿定位工具，進行嵌套，實現成孔和錨桿打設，從而保證錨桿與土體之間的摩擦和擠壓。

所述定向工具的下半段長2cm，上半段長1cm，直徑較定位孔孔徑略大，方便定向工具與木制模具定位孔嵌套定位。

所述成孔工具為頂部有柱狀頂帽的鋼針狀結構；所述成孔工具的直徑為1.8mm，長度為11cm，與1.8mm孔徑的定向工具，即小孔徑定向工具嵌套配合，實現8cm深錨孔的準確定位和打設。

所述錨桿定位工具為頂部有柱狀頂帽的鋼針狀結構；所述錨桿定位裝置的直徑為2.0mm，長度與定向工具相同，即3cm，與2.0mm孔徑的定向工具，即大孔徑定向工具嵌套配合，實現錨桿的準確定位與打設。

地下工程模型試驗中預制錨桿施作的定位方法，具體步驟如下：

1）在模型試驗填料過程中，沿洞身延伸按照拱形模具的尺寸堆砌夯實成長方體土體，按照模具的形狀，修切出模具的形狀；

2）將拱形模具I安放在修切成的土體的端部，使拱形模具I與土體完全接觸；

3）將小孔徑定向工具，嵌套在木制拱形模具的定位孔上，將成孔工具以擠壓錘擊的方式沿定向孔打入土體，形成錨孔；

4）取出成孔工具及小孔徑定向工具，安置大孔徑定向工具，將對應直徑的錨桿以擠壓的方式打入錨孔，當錨桿的尾部與定向工具上部端面持平時，用錨桿定位工具沿定向孔將錨桿按壓至土體中，從而實現錨桿的準確定位；

5）取出錨桿定位工具及大孔徑定向工具，將拱形模具II安置在土體上，使之與拱形模具I的邊界緊密接觸，重復步驟3）、步驟4）；

6）取出錨桿定位工具及大孔徑定向工具，將拱形模具I安置在土體上，使之與拱形模具II的邊界緊密接觸。重復步驟3）、步驟4）；

7）重復步驟5）、步驟6）直到錨桿打設完成。

所述步驟3）～4）中，小孔徑定向工具是定向孔孔徑為1.8mm的定向工具。