[發明專利]一種擴大頭錨桿群錨試驗裝置及其試驗方法

在審

• 申請號: 202010413501.8
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111551356A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 王哲;趙偉陽;崔涵晟;陸柯穎
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

1.一種擴大頭錨桿群錨試驗裝置，其特征在于：包括試驗箱、呈水平方向布設于試驗箱內的多個擴大頭錨桿模型、對多個擴大頭錨桿模型進行拉拔的第二伺服液壓加載裝置、對土體進行垂直加壓的第一伺服液壓加載裝置、第一位移計、第二位移計、拉壓力傳感器、數碼相機和電腦；

所述擴大頭錨桿模型，擴大頭錨桿模型分為自由段模型和錨固段模型，自由段模型為一螺紋桿，螺紋桿位于試驗箱內部的部分套設有用于分隔螺紋桿與土體的第一套管，自由段模型的左端連接有錨固段模型，錨固段模型為半圓柱體結構，該半圓柱體結構具有一縱向切面，該縱向切面為矩形面；所述擴大頭錨桿模型水平布設于箱體內，多個擴大頭錨桿模型沿豎直方向層疊間隔布設；

所述試驗箱包括透明的箱體，箱體的頂面設有用于填入土體的開口，開口處緊密配合有蓋板；箱體的頂部架設有反力架，反力架上設有垂直向下延伸以向蓋板加載施壓的第一伺服液壓加載裝置，第一伺服液壓加載裝置的底端與蓋板的上表面接觸；

所述箱體內設有土體和埋設與土體中的擴大頭錨桿模型，箱體的左右兩側壁沿豎直方向依次對稱設有供擴大頭錨桿模型穿過的多對通孔，箱體的右側為拉拔端；所述通孔設置于靠近箱體前側的位置，使得擴大頭錨桿模型穿設于通孔內時，錨固段模型的矩形面緊貼于箱體的前側壁；箱體的前側壁上均勻設置有多個標記點；

所述擴大頭錨桿模型自位于箱體右側的通孔沿通孔的中心軸方向水平穿設至箱體內，且錨固段模型埋設于土體的正中間；自由段模型的右部露出在箱體外，多個擴大頭錨桿模型的自由段模型右端通過鋼板連接在一起；鋼板所在平面與擴大頭錨桿模型的軸向相垂直，鋼板上對應于多個擴大頭錨桿模型的位置處開設有多個連接孔，多個擴大頭錨桿模型穿設于連接孔內與鋼板固定連接；鋼板的右側連接有用于水平拉拔擴大頭錨桿模型的第二伺服液壓加載裝置；自由段模型位于箱體外部的部分設有用于測量自由段模型的彈性位移信息的第一位移計和用于測量擴大頭錨桿模型水平拉力大小的拉壓力傳感器，第一位移計通過小鐵片與自由段模型的螺紋桿連接；

所述錨固段模型的左端與金屬絲的一端連接，金屬絲的另一端穿過位于箱體左側的通孔與用于測量擴大頭錨桿模型水平位移信息的第二位移計連接，金屬絲位于箱體內的部分套設有用于隔離金屬絲與土體的第二套管；

所述試驗箱的前側設有用于拍攝土體位移圖片的數碼相機，數碼相機與電腦電連接，以將拍攝到的位移圖片傳輸給電腦；

第一位移計、第二位移計、拉壓力傳感器分別與電腦電連接，以將檢測到的彈性位移信息、水平位移信息、水平拉力大小傳輸給電腦；

第一伺服液壓加載裝置和第二伺服液壓加載裝置分別與電腦電連接，電腦控制第一伺服液壓加載裝置和第二伺服液壓加載裝置。

2.如權利要求1所述的一種擴大頭錨桿群錨試驗裝置，其特征在于：所述多個標記點呈矩陣式排列，相鄰標記點的距離為10cm。

3.如權利要求1所述的一種擴大頭錨桿群錨試驗裝置，其特征在于：所述箱體采用鋼化玻璃材質制成。

4.如權利要求1所述的一種擴大頭錨桿群錨試驗裝置，其特征在于：所述錨固段模型的外表面涂覆有環氧樹脂層。

5.如權利要求1所述的一種擴大頭錨桿群錨試驗裝置，其特征在于：所述蓋板為鋼板。

6.如權利要求1所述的一種擴大頭錨桿群錨試驗裝置，其特征在于：所述錨固段模型采用水泥或橡膠材質制成。

7.如權利要求1-6任一項所述的一種擴大頭錨桿群錨試驗裝置的試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，將自由段螺紋桿與錨固段連接成一個擴大頭錨桿模型；

步驟2，利用砂雨法將土體分層填入箱內，填入一定厚度后壓實，確保填土均勻；填土高度接近箱體小孔處時，壓平土體表面；

步驟3，埋入預先準備的擴大頭錨桿模型，確保錨桿水平；自箱體右側的通孔沿通孔的軸向向箱體放入單根擴大頭錨桿模型，使自由段模型的螺紋桿水平穿過通孔，自由段模型的螺紋桿位于箱體的部分套設第一套管；半圓柱體結構的錨固段模型的矩形表面需緊貼箱體前側壁的鋼化玻璃；放入多根擴大頭錨桿模型，確保每根擴大頭錨桿模型間距符合試驗要求；利用鋼片將每根擴大頭錨桿模型的右端相連，鋼片需與第二伺服液壓加載裝置垂直，確保每根擴大頭錨桿模型受力均勻；

步驟4，錨固段模型的左端與金屬絲相接，且使金屬絲水平穿過箱體左側的通孔，金屬絲外側套設第二套管；

步驟5，向箱體內繼續填充預定量的土體并壓實，蓋上蓋板；

步驟6，并聯多根擴大頭錨桿模型上的第一位移計，金屬絲連接第二位移計；

步驟7，螺紋桿與拉壓力傳感器連接，鋼板的右端連接第二伺服液壓加載裝置，第一伺服液壓加載裝置與蓋板連接；

步驟8，第一伺服液壓加載裝置控制上部荷載加載至設定值；

步驟9，確保擴大頭錨桿模型在加載過程中保持緊貼鋼化玻璃，第二伺服液壓加載裝置采用油泵加壓加載，由電腦控制自動加載，由拉壓力傳感器記錄實際加載量，并記錄兩側位移計讀數，數碼相機在每級加載后拍攝照片，記錄土體變形，以模擬擴大頭錨桿抗拔試驗的過程。

步驟10，分析相關數據，利用軟件處理土體變形圖像，觀察每一級加載前后土體變化，為后續研究做準備。