[發(fā)明專利]錨固結(jié)構(gòu)面剪切試驗最小試樣確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910052879.7
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN109883778B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉廣建;杜時貴;雍睿;林杭;劉文連
• 申請（專利權(quán)）人: 紹興文理學(xué)院
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N3/24
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

一種錨固結(jié)構(gòu)面剪切試驗最小試樣確定方法，包括以下步驟：1)按照室內(nèi)試樣相似比原則制作混凝土試樣；2)在制作過程中插入光滑塑料管同時監(jiān)測應(yīng)力應(yīng)變；3)拔出塑料管，插入一根錨桿并注入水泥漿，在錨桿表面均勻布置光纖光柵傳感器；4)利用大型直剪儀對試樣進(jìn)行直剪試驗；5)利用MATLAB軟件對應(yīng)力應(yīng)變信號進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，進(jìn)行切片分析即得到錨桿對試樣的應(yīng)力影響范圍，即為錨固結(jié)構(gòu)面剪切試樣的最小單元尺寸；6)利用數(shù)值模擬分析對上述最小單元尺寸進(jìn)行驗證；7)重復(fù)步驟1)—6)即得到多根錨桿加固的結(jié)構(gòu)面剪切試驗的最小試樣。本發(fā)明提高了試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，同時又能避免試樣尺寸過大造成材料浪費(fèi)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于室內(nèi)物理力學(xué)試驗技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種錨固結(jié)構(gòu)面剪切試驗最小試樣確定方法。

背景技術(shù)

近些年來，伴隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，一些關(guān)系到國計民生的大型建設(shè)項目如中西部大型水電工程、高速公路和高速鐵路、深部資源開采、戰(zhàn)略石油儲備以及核電工程等相繼實施，工程區(qū)巖體的穩(wěn)定性及災(zāi)變問題相當(dāng)突出，尤其大型露天礦山邊坡的滑坡地質(zhì)災(zāi)害，輕則嚴(yán)重影響生產(chǎn)，重則造成人員傷亡和設(shè)備及礦產(chǎn)資源的重大損失。錨固技術(shù)是巖土工程加固的一種重要手段，以其獨特的加固效益、便捷的施工工藝和相對低廉的經(jīng)濟(jì)造價在巖石工程領(lǐng)域得到大力發(fā)展和廣泛使用。然而，由于錨固理論的研究一直落后于工程實踐，工程實踐仍采用工程類比法或半理論半經(jīng)驗方法，現(xiàn)有的計算分析模型存在理論與實際情況出入較大，甚至出現(xiàn)設(shè)計理論在很大程度上不能反映錨固內(nèi)在力學(xué)機(jī)制的問題，這種現(xiàn)象在錨固結(jié)構(gòu)面受剪切作用方面尤為明顯。目前一些學(xué)者采用大尺寸混凝土或巖石試件(結(jié)構(gòu)面尺寸介于30cm×30cm和30cm×80cm范圍)和高強(qiáng)度鋼筋(直徑8～40mm)開展了單節(jié)理或雙節(jié)理直剪試驗，但是錨桿加固對結(jié)構(gòu)面有較大的影響范圍，上述試驗研究忽略了邊界效應(yīng)。試樣尺寸過小，會出現(xiàn)較大的邊界效應(yīng)，影響應(yīng)力應(yīng)變的傳遞和擴(kuò)散，造成試驗結(jié)果不準(zhǔn)確；試樣尺寸過大，則會造成試驗困難及材料的浪費(fèi)。因此，從邊界效應(yīng)的角度得出錨固結(jié)構(gòu)面剪切試驗的最小單元尺寸非常有必要。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服已有錨固結(jié)構(gòu)面剪切試驗的無法兼顧試驗結(jié)果準(zhǔn)確性和試驗困難及材料的浪費(fèi)的不足，本發(fā)明提供了一種錨固結(jié)構(gòu)面剪切試驗最小試樣確定方法，能避免邊界效應(yīng)的影響，提高了試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，同時又能避免試樣尺寸過大造成材料浪費(fèi)，為錨固結(jié)構(gòu)面剪切試驗的設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種錨固結(jié)構(gòu)面剪切試驗最小試樣確定方法，包括以下步驟：

1)按照室內(nèi)試樣相似比原則制作混凝土試樣，試樣為長方體，試樣的長、寬、高與錨桿的直徑要滿足公式(1)，

式中，L為試樣的長度、W為試樣的寬度、H為試樣的高度、d為錨桿的直徑；

2)在混凝土試樣制作過程中插入光滑塑料管，同時均勻埋入耐高溫高壓多功能光纖光柵傳感器來監(jiān)測應(yīng)力應(yīng)變，將試樣進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；

3)拔出塑料管，插入一根直徑為d錨桿并注入水泥漿，在錨桿表面均勻布置耐高溫高壓多功能光纖光柵傳感器，將試樣進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；

4)利用大型直剪儀對試樣進(jìn)行直剪試驗，試驗過程中利用光纖光柵傳感器實時監(jiān)測試樣中的應(yīng)力應(yīng)變信號，并將信號傳輸?shù)接嬎銠C(jī)中；

5)利用MATLAB軟件對應(yīng)力應(yīng)變信號進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，得到整個試樣的三維應(yīng)力應(yīng)變云圖，進(jìn)行切片分析即得到錨桿對試樣的應(yīng)力影響范圍，在長、寬、高三個方向上分別為l₁、w₁、h₁，即為錨固結(jié)構(gòu)面剪切試樣的最小單元尺寸；

6)利用數(shù)值模擬分析對上述最小單元尺寸進(jìn)行驗證；

7)重復(fù)步驟1)—6)即得到多根錨桿加固的結(jié)構(gòu)面剪切試驗的最小試樣，試樣的長度L、寬度W、高度H與錨桿的直徑要滿足公式(2)，