[實用新型]用于圓柱錨固模型均布圍巖應力模擬的約束加載裝置

有效

• 申請號: 201721001362.8
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN207095962U
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 王洪濤;徐良;王璐;劉平;徐嘉寶;王碩;褚敏;朱萬飛
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 趙敏玲

技術領域

本實用新型涉及巖土工程錨桿(索)試驗技術領域，尤其涉及一種用于圓柱錨固模型均布圍巖應力模擬的約束加載裝置。

背景技術

巖土錨固技術可充分發揮和提高巖土體的自身強度和自穩能力，顯著縮小結構物體積和減輕結構的自重，有效控制巖土體的變形，是巖土工程領域應用最為廣泛有效的一種加固技術，而且隨著當前經濟社會進步與科技發展，各種新型錨桿、錨索也呈現出不斷涌現的趨勢。據不完全統計，目前現有錨桿、錨索種類已超過600種。

眾所周知，當現場錨固技術施工完畢后，所構成的錨固系統由錨桿(索)桿體、錨固劑與巖土體的三種介質共同組成，包含錨桿(索)-錨固劑與錨固劑-巖土體兩個界面。沿錨桿(索)錨固段軸向取一定長度范圍，通過等比例制作錨固體模型試件(包括錨桿(索)桿體、錨固劑及桿體周圍一定范圍巖土體)，開展室內拉拔試驗，分析在拉拔荷載作用下錨桿(索)從巖土體中拔出過程中的力學失效行為，是研究錨固系統承載性能的一種有效手段。

然而，當地下硐室埋深較大，地應力水平較高時，圍巖應力大小也是影響錨固系統承載性能的一個重要因素。但是現有拉拔試驗中還較少考慮該因素，相關試驗研究成果也未曾見到。尤其，人們一般習慣將錨桿(索)桿體、錨固劑及巖土體構成的錨固體試件加工成圓柱形模型，若采用傳統液壓油缸配合剛性推力器的方式，從圓柱體表面沿環向施加徑向均布圍巖壓力，實現難度較大，需對油缸結構進行特殊設計才可滿足要求，且由于與傳統液壓油缸配合的剛性加載推力器與圓柱形錨固體模型試件表面接觸面積也非常有限，無法保證圓柱形模型表面圍巖壓力沿環向分布的均勻性。一旦試驗過程圓柱形錨固體模型受到非均勻加載壓力作用而產生開裂或擠壓變形，錨固體模型橫斷面將難以保證圓形，進而無法有效模擬模型表面環向均布圍巖應力作用，降低試驗精度。針對該問題，本實用新型通過采用環形高壓加載氣囊、柔性可縮箍套、柔性傳力橡膠等構件，提出了一種軸對稱柔性約束加載裝置，可有效模擬圓柱形錨固體模型表面徑向均布圍巖應力作用，解決上述問題。

實用新型內容

本實用新型針對室內錨固體拉拔試驗中，較少考慮圍巖應力作用影響，或是采用傳統液壓油缸配合剛性推力器的加載方式，難以有效模擬圓柱形錨固體模型表面環向均布圍巖應力作用等不足，提出一種軸對稱柔性約束加載裝置，可實現圓柱形錨固體模型表面徑向均布圍巖應力有效模擬，且保證加載過程模型體橫斷面始終為圓形，提高試驗精度。

為實現上述目的，本實用新型的具體技術方案如下：

一種用于模擬室內圓柱形錨固體模型表面徑向均布圍巖應力作用的軸對稱柔性約束加載裝置，包括圓筒狀的約束反力裝置，在所述的約束反力裝置內設有一個環形高壓加載氣囊，所述的環形高壓加載氣囊與一個進氣管和一個出氣管相連，在所述的環形高壓加載氣囊的內圈設有沿其圓周方向設置的柔性可縮箍套，在柔性可縮箍套的內圈安裝有間隔設置的柔性傳力橡膠，所述的柔性傳力橡膠的內圈是事先制作完好的圓柱形錨固體模型。

進一步的，所述的圓柱形錨固體模型包括圓柱形巖土體試件；在所述的圓柱形巖土體試件的中心位置設有一個錨桿，所述的錨桿與圓柱形巖土體試件之間通過錨固劑固定。

進一步的，所述的約束反力裝置，包括圓筒側壁、頂蓋和底蓋；所述的圓筒側壁頂、底兩端設有外伸環形翼緣，供與頂蓋、底蓋采用螺栓進行連接，圓筒側壁表面設有兩個出口，供環形高壓加載氣囊的進氣管和出氣管伸出。

所述的頂蓋中心位置設置有圓孔，圓孔尺寸與錨固體模型錨桿(索)鉆孔尺寸一致。

所述的底蓋上表面中心位置設置有圓形凸起肋，圓形凸起肋直徑大小與圓柱形錨固體模型外徑一致。

進一步的，所述的環形高壓加載氣囊采用高強纖維織布與高分子聚合物的涂覆復合物進行制作，為環狀筒結構。通過利用進氣管和出氣管的進氣、出氣，可實現環形高壓加載氣囊加載、卸載。

進一步的，所述的柔性可縮箍套黏貼于環形高壓加載氣囊內環表面，包括多個弧形套管、弧形壓簧、弧形連桿和弧形加載傳力板；多個弧形加載傳力板沿環形高壓加載氣囊內圈的圓周方向均勻間隔布設，沿環形高壓加載氣囊軸向分節設置，具體橫截面分塊數量由錨固體模型直徑確定，軸向分節數量由錨固體模型長度確定；

所述的弧形套管安裝于弧形加載傳力板的上、下兩端部及弧形加載傳力板軸向分節處；所述的弧形壓簧安裝于弧形套管內，所述的弧形連桿端頭內置于弧形套管內部，并與弧形壓簧端部相連。

進一步的，弧形加載傳力板內表面黏貼有柔性傳力橡膠，尺寸大小與弧形加載傳力板一致，柔性傳力橡膠外表面直接作用于圓柱形錨固體模型試件表面。