[發(fā)明專利]一種基于杠桿原理的重力補償式錨固體蠕變效應試驗系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108106939B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發(fā)明（設計）人: 胡江春;王紅芳;崔力;邊亞東;張玉國;李淵;孫發(fā)用;吉夢潔;李鵬飛;魯家濠
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/10
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權代理有限公司 41125
• 代理人: 張真真

本發(fā)明涉及一種基于杠桿原理的重力補償式錨固體蠕變效應試驗系統(tǒng)，屬于檢測設備技術領域。其包括：試樣固定裝置、應變檢測裝置和計算機；該實驗系統(tǒng)還包括有杠桿轉換裝置、重力加載裝置和加壓水箱，由閉合鋼架做主體框架。本發(fā)明對錨固體采用垂直加載，有效避免錨桿在重力作用下偏移的情況。采用重力或重力和千斤頂聯(lián)合加載的方式，使荷載保持恒定。本發(fā)明還能使試件賦存于水環(huán)境之中，更加符合錨固體的實際賦存環(huán)境，便于研究水力耦合情況下錨固體蠕變特征。

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于杠桿原理的重力補償式錨固體蠕變效應試驗系統(tǒng)，屬于檢測設備技術領域。

背景技術

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人口的大量增加，越來越多的地下工程需要開發(fā)以適應生存發(fā)展的需求。錨桿支護作為一種有效的圍巖支護方式，憑借其施工快捷、力學機理明確、經(jīng)濟效果好的優(yōu)點，廣泛應用于各種基礎設施與各類礦山及隧道工程建設。但是隨著圍巖壓力的長時間作用，錨固體力學特性受到很多因素影響，比如錨固體蠕變、錨固方式、施工工藝等，蠕變效應是決定錨固體長期性能的重要因素，能使支護體系支護效果不同程度地減弱，隨著時間越來越長，蠕變應變量越來越大，錨固體穩(wěn)定性也越來越差，這會給現(xiàn)實的工程帶來極大的安全隱患。研究錨固體蠕變效應可以為錨桿支護提供科學的理論和實驗基礎，具有重要的學術意義、工程價值和廣泛的應用前景。

國內外對巖石蠕變效應進行了大量研究，理論方面雖然提出了各種本構模型，但是巖石加速蠕變階段的理論尚不完善，數(shù)值模擬又不能準確反映錨固體的實際賦存環(huán)境，實驗方面多傾向于單塊巖石的研究，對錨固體蠕變效應的研究較少。目前，常規(guī)的蠕變試驗常常依賴于蠕變機或單一千斤頂提供的恒載，而蠕變機和千斤頂在荷載長時間作用下，尤其是千斤頂會出現(xiàn)不同程度的應力松弛現(xiàn)象，雖然部分自動化程度較高的蠕變機和千斤頂能自動加壓補償，但其反應速度較慢，荷載加減慣性較大，難以精確地提供恒定的荷載。另外在常規(guī)的錨桿拉拔試驗中，為了方便起見往往將錨固體橫置，錨桿在重力作用下會發(fā)生微弱偏移，拉拔力容易出現(xiàn)不在水平線上的情況，影響試驗的結果。

發(fā)明內容

本發(fā)明提出一種基于杠桿原理的重力補償式錨固體蠕變效應試驗系統(tǒng)，解決的現(xiàn)有技術問題是重力偏移的情況下，拉拔力不加載在錨固鋼筋水平方向上，導致試驗存在誤差，影響試驗的結果，以及常規(guī)蠕變試驗中千斤頂會出現(xiàn)不同程度的應力松弛現(xiàn)象，部分自動化程度較高的蠕變機和千斤頂能自動加壓補償反應速度慢，荷載加減慣性大導致難以提供恒定荷載的問題，試驗環(huán)境與試樣實際工作環(huán)境差異過大，導致試驗數(shù)據(jù)與實際情況存在偏差，參考價值不足的問題。

本發(fā)明技術方案是這樣的：

一種基于杠桿原理的重力補償式錨固體蠕變效應試驗系統(tǒng)，其包括：試樣固定裝置、應變檢測裝置和計算機；還包括有杠桿轉換裝置、重力加載裝置和加壓水箱，由閉合鋼架做主體框架。

所述的試樣固定裝置包括試樣、試樣夾具和試樣固定裝置的A固定鋼板和A立柱，所述試樣為鉆孔巖柱，鉆孔巖柱沿切面直徑垂直切開，切口深度與鉆孔深度一致，錨固鋼筋插入巖柱鉆孔中，鉆孔中間與切面內壁貼有電阻應變片，電阻應變片連接有導線置于試樣固定裝置外部，切口以及鉆孔內注有樹脂凝膠材料。

所述的杠桿轉換裝置包括杠桿、杠桿轉軸、鋼管套筒、鋼管、A鋼絞線和B鋼絞線；杠桿轉軸安裝在杠桿鏤空部位，杠桿轉軸左段為阻力臂，右段為動力臂，動力臂與阻力臂距離比值為3:1，鋼管套筒焊接在杠桿兩端，鋼管置于鋼管套筒內部，鋼管上懸掛有A鋼絞線和B鋼絞線。

所述的重力加載裝置包括滑動墊板、重物室、數(shù)控式環(huán)形液壓千斤頂、B固定鋼板和B立柱，數(shù)控式環(huán)形液壓千斤頂下部連接重物室頂板，上部連接B固定鋼板，重物室上部中心位置的掛鉤通過數(shù)控式環(huán)形張拉千斤頂與B固定鋼板中心通孔與B鋼絞線相連接。

所述的加壓水箱通過導管與試樣夾具的進水口相連。

所述的應變檢測裝置包括錨桿測力計、應變儀和導線，錨桿測力計由環(huán)形液壓枕和壓力表組成，安裝在試樣夾具頂板和A固定鋼板之間。