[發明專利]一種動力作用下散粒料錨固效應物理模型試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201410543793.1
• 申請日: 2014-10-15
• 公開（公告）號: CN104266920A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 周偉;徐琨;常曉林;楊利福;胡超;馬剛
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 溫珊姍

技術領域

本發明涉及地質災害試驗模型技術領域，具體的說是一種動力作用下散粒料錨固效應物理模型試驗裝置及方法。

背景技術

近年來在我國西南地震斷裂帶附近地區已建、在建或擬建一大批高土石壩，其中許多堆石壩壩高達到了200-300m級，地震烈度多在Ⅷ-Ⅸ度之間（如擬建的如美水電站堆石壩最大壩高315m，設計地震加速度0.32g）。由于壩高、庫大，且筑壩材料堆石體為多種材料組成的散粒料，一旦遭遇超強震而失事，不僅會造成重大經濟損失，而且對下游所形成的次生災害將造成難以估量的人民生命財產損失。

自1972年法國首次在堆石壩填筑過程中采用加固技術后，許多堆石壩也一直采用加錨技術來提高堆石壩邊坡抗震穩定。我國《碾壓式土石壩設計規范》（SL274-2001）規定：“設計地震烈度為9度的地區壩頂附近的上下游壩坡以上緩下陡或采用加筋堆石表面鋼筋網或大塊石堆筑等加固措施。”根據堆石壩工程設計經驗，在壩體上部1/4壩高范圍內采取加筋措施是經濟有效的方法，可有效防止地震過程中壩頂堆石體的松動或滑落，改善壩體的整體穩定性。

雖然加錨措施是較為經濟有效的方法，已成為高土石壩抗震加固設計中的主要方法之一，但目前能說明高堆石壩錨桿抗震加固效應的監測資料很少。?

在室內試驗研究方面，國內外學者很少涉及散粒料錨固效應的試驗研究，特別是極少涉及動力作用下使用錨桿進行錨固的散粒料錨固效應的試驗研究。

發明內容

本發明的目的是針對上述現狀設計一種動力作用下散粒料錨固效應物理模型試驗裝置及方法，便于開展相關領域的室內試驗。

一種動力作用下散粒料錨固效應物理模型試驗裝置，包括框架組件、動力加載組件和錨固實施組件；

所述框架組件為長方體框架33，長方體框架33底部設有框架底板5，長方體框架33左、右兩側為橫向日字形框架雙層結構，雙層結構之間插有透明材質板7；長方體框架33后側設有用于插入錨固定位板8的插槽，在插槽外側還設有縱向平行導軌12，支撐小梁11兩端分別設置在導軌12內，支撐小梁11可沿導軌12上下滑動；所述框架底板5上開有多個螺孔4，所述螺孔4為通孔，用于通過螺栓34與動力加載組件連接；

所述動力加載組件為振動臺1，設置于框架組件下方，用于提供試驗時所需的動力；

所述的錨固實施組件包括錨固定位板8、錨具定位桿24和錨具25；所述錨固定位板8上開有多個圓孔10，錨具定位桿24的錨固端設有槽孔28，所述錨固端穿過圓孔10并水平擱置在支撐小梁11上，用于與錨具25尾部相連接。

所述用于插入錨固定位板8的插槽由長方體框架33后側左右的立柱3和引導板17構成，引導板17與立柱3所在平面相平行。

所述縱向平行導軌12由四根小立柱19構成，所述四根小立柱19兩兩平行設置在長方體框架33后側的左右兩側。

所述支撐小梁11的左、右兩端設有螺栓21和墊片22。

所述錨具定位桿24由定位桿桿體27和把手26組成；所述定位桿桿體27一端開有槽孔28，定位桿桿體27另一端與把手26相連。

所述的錨具25由錨具尾部29、錨具桿體30、墊片31和螺母32組成；錨具桿體30的一端為錨具尾部29，錨具尾部29的橫斷面形狀與定位桿桿體27所開槽孔28的形狀匹配；錨具桿體30的另一端設有外螺紋，墊片31和螺母32通過外螺紋與錨具桿體30相連；所述墊片31具有一定的大小，能滿足試驗錨固的要求；所述螺母32在試驗時旋入，用于對錨具25施加預應力。

一種利用上述裝置的動力作用下散粒料錨固效應試驗方法，包括如下步驟：

1、針對研究需求，設計相應的散粒料錨固模型；模型的設計依據相似原理，且針對研究對象取壩軸線下游或上游的區域進行縮尺模擬，模型輪廓呈直角梯形；依據相關工程的錨桿間距，包括垂直向間距、水平向間距，依據相似原理進行縮尺設計或按研究目的自行設計試驗錨桿間距；依據相關工程筑壩堆石料的原始級配曲線，對原始級配曲線進行相應的縮尺以滿足室內試驗對試驗散粒料尺寸的要求或按研究目的自行設計試驗級配曲線；?

2、制作模型；具體包括如下子步驟：

(2.1)將長方體框架固定在振動臺上，根據試驗要求選用相應的錨固定位板，在透明材質板上畫出設計的模型輪廓線及錨桿位置示意線；

(2.2)將按試驗級配曲線篩選的散粒料拌合均勻，平鋪于長方體框架內；填筑散粒料過程中，使用木錘或橡皮錘擊實散粒料至設計孔隙率或設計密度，并進行修邊使模型邊坡與模型輪廓線貼合；