專利名稱：錨固系統(tǒng)工作機(jī)制二維可視化試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種錨固系統(tǒng)工作機(jī)制ニ維可視化試驗(yàn)裝置，屬巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，該裝置可用于巖土工程中全長粘結(jié)型錨桿及相應(yīng)錨固系統(tǒng)力學(xué)行為和工作機(jī)制的試驗(yàn)研究中。
背景技術(shù)：
錨桿是巖土工程中應(yīng)用最廣泛的支護(hù)加固方式，而全長粘結(jié)型錨桿則是應(yīng)用最多的錨桿類型。被加固的巖土體稱為錨固體，錨桿和錨固體之間通過錨固劑或粘結(jié)劑膠結(jié)在一起。雖然這種類型錨桿應(yīng)用非常廣泛，但相應(yīng)錨固系統(tǒng)工作機(jī)制的掲示一直是該領(lǐng)域的ー個研究難題。錨桿拉拔試驗(yàn)是該問題研究中的主要試驗(yàn)方法，至今仍被廣泛采用。傳統(tǒng)的試驗(yàn)裝置通常將整個試樣置于ー個密閉的試樣室中，錨桿通過錨固劑安裝在錨固體鉆孔中，僅錨桿被夾持部分外露。此時，錨桿安裝于鉆孔中，處于密閉狀態(tài)，無法直接觀察到拉拔過程中錨固劑、錨固體變形破裂的發(fā)育發(fā)展過程以及錨桿的變形過程，且由于鉆孔中錨桿與錨固劑交界面、錨固劑與錨固體交界面為圓弧面，且接觸面積非常小，精確監(jiān)測非常困難，因此，這兩個交界面力學(xué)行為的認(rèn)識和數(shù)學(xué)力學(xué)描述一直是該領(lǐng)域的一個關(guān)鍵難題。另夕卜，傳統(tǒng)的試驗(yàn)裝置的試樣室雖然也由加載板和固定板構(gòu)成，但為避免鋼板接觸后無法將荷載傳遞至試樣側(cè)面，鋼板的長度和寬度通常小于試樣側(cè)面的長度和寬度，這樣必然在八個角處留有空白，對試樣受カ的均勻性產(chǎn)生影響。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在問題，本發(fā)明的目的在于提供ー種錨固系統(tǒng)工作機(jī)制ニ維可視化試
驗(yàn)裝置。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是ー種錨固系統(tǒng)工作機(jī)制ニ維可視化試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)裝置由外框架、水平加載系統(tǒng)、垂直加載系統(tǒng)、水平固定系統(tǒng)、錨桿拉拔系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)和試樣室組成，試樣室呈構(gòu)架結(jié)構(gòu)，試樣室由左側(cè)加載板、頂部加載板、右側(cè)固定板、底板和角板構(gòu)成，底板水平置放，左側(cè)加載板和右側(cè)固定板相互平行，左側(cè)加載板垂直置于底板一端上方，角板位于底板的另一端側(cè)壁，角板的厚度小于底板的厚度，右側(cè)固定板垂直放置在角板上方，頂部加載板與底板相互平行，頂部加載板一端活動接觸在左側(cè)加載板的內(nèi)壁面上，頂部加載板的另一端活動置放在右側(cè)固定板的上端面，垂直加載系統(tǒng)位于頂部加載板的上方，水平加載系統(tǒng)位于左側(cè)加載板的外側(cè)，水平固定系統(tǒng)位于右側(cè)固定板的外側(cè)，右側(cè)固定板開有垂直于固定板壁面的錨桿外伸孔，試樣室前后側(cè)裝有攝像裝置，攝像裝置通過連接桿固定在底板上。所述的角板作為右側(cè)固定板在下側(cè)的延長板，右側(cè)固定板長度和角板厚度之和與左側(cè)加載板的長度相等，左側(cè)加載板和頂部加載板寬度相等，右側(cè)固定板和角板的寬度比左側(cè)加載板寬2 4cm。所述的攝像裝置鏡頭中心線與右側(cè)固定板上的錨桿外伸孔軸線平齊，且垂直于錨、桿外伸孔的軸線。由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明錨固系統(tǒng)工作機(jī)制ニ維可視化試驗(yàn)裝置，試樣室采用構(gòu)架結(jié)構(gòu)，底板、左側(cè)加載板、頂部加載板、固定板和角板首尾依次搭接，預(yù)加載使得底板、左側(cè)加載板、頂部加載板和固定板組成的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，抽出角板，使得水平和垂直方向加載過程中左側(cè)加載板在水平方向、頂部加載板在垂直方向自由移動，可有效避免傳統(tǒng)試樣室水平和垂直兩個方向加載中的空白角問題，由于采用所述試樣室結(jié)構(gòu)，試樣室前后兩側(cè)無遮擋，在試樣室前后兩側(cè)設(shè)置攝像裝置，可全過程實(shí)時記錄試驗(yàn)過程中錨桿、錨固劑和錨固體的響應(yīng)，克服了傳統(tǒng)密閉試驗(yàn)裝置無法直接觀察試驗(yàn)過程的缺陷，攝像裝置通過連接桿固定在底板上，在整個拉拔試驗(yàn)過程中保持不動，確保了圖像采集的穩(wěn)定性和觀察部位的連續(xù)性。本發(fā)明的試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)合理、拆卸方便，可實(shí)現(xiàn)對錨桿拉拔試驗(yàn)過程中錨固系統(tǒng)各部分力學(xué)行為的全程觀測。


圖I是本發(fā)明試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
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圖2是本發(fā)明試樣室的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明錨固系統(tǒng)工作機(jī)制ニ維可視化試驗(yàn)裝置作進(jìn)ー步詳細(xì)的描述。見附圖，本發(fā)明ニ維可視化試驗(yàn)裝置由試樣室10、水平加載系統(tǒng)、垂直加載系統(tǒng)、水平固定系統(tǒng)、錨桿拉拔系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)組成。試樣室10呈構(gòu)架結(jié)構(gòu)，由左側(cè)加載板5、頂部加載板6、右側(cè)固定板11、底板22和角板14構(gòu)成，底板22水平置放，左側(cè)加載板5和右側(cè)固定板11相互平行，左側(cè)加載板5垂直置于底板22—端上方，角板14位于底板22的另一端側(cè)壁，右側(cè)固定板11垂直放置，固定板下端面置于角板14上方，頂部加載板6與底板22相互平行，頂部加載板6 —端活動接觸在左側(cè)加載板5的內(nèi)壁面上，頂部加載板6的另一端活動置放在右側(cè)固定板11的上端面，垂直加載系統(tǒng)位于頂部加載板6的上方,水平加載系統(tǒng)位于左側(cè)加載板5的外側(cè),水平固定系統(tǒng)位于右側(cè)固定板11的外側(cè)，右側(cè)固定板11開有垂直于固定板壁面的錨桿外伸孔18,錨桿外伸孔18的中心軸線與試樣室10高度中心線平齊，錨桿外伸孔18為方形，其寬度與左側(cè)加載板5相同，其高度與待模擬的錨桿鉆孔的直徑相同，具體大小視情況加工。右側(cè)固定板11的下端面比底板22內(nèi)壁面低3 5mm，角板14作為右側(cè)固定板11在下側(cè)的延長板，右側(cè)固定板11和角板14長度之和與左側(cè)加載板的長度5相等，底板22與頂部加載板6長度相同,左側(cè)加載板5和頂部加載板6寬度相同,右側(cè)固定板11和角板14的寬度比左側(cè)加載板5大2 4cm，這是為了保證右側(cè)固定板11在設(shè)置錨桿外伸孔18后仍保持為一整塊板。水平加載系統(tǒng)位于左側(cè)加載板5的外側(cè)，包括左側(cè)承壓板4、千斤頂2和左托板30。左側(cè)千斤頂2固定在外框架I左立柱內(nèi)側(cè)，左托板30水平放置，ー個端面活動接觸在外框架I左立柱內(nèi)側(cè)，另一端面與底板22左側(cè)面活動接觸，左側(cè)承壓板4放在左側(cè)千斤頂2和左側(cè)加載板5之間，垂直置于左托板30上，用于將千斤頂2產(chǎn)生的荷載均勻傳遞給左側(cè)加載板5。垂直加載系統(tǒng)位于頂部加載板6的外側(cè)，包括滾軸排7、頂部承壓板8、千斤頂9。水平滾軸排7長度和寬度與頂部加載板6相同，其水平放置在頂部加載板6上，滾軸排7的設(shè)置可有效降低水平方向變形導(dǎo)致的摩擦。滾軸排7之上放置頂部承壓板8，加載時其上表面直接與千斤頂9接觸，用于將千斤頂9產(chǎn)生的荷載均勻的傳遞給滾軸排8，繼而傳遞給頂部加載板6。頂部千斤頂9固定在外框架I頂梁內(nèi)側(cè)。水平固定系統(tǒng)位于右側(cè)固定板11外側(cè)，包括滾軸排12、右側(cè)承壓板13和右托板29。右托板29水平放置，其一個端面與角板14外壁面活動接觸，另ー個端面與外框架I右立柱內(nèi)側(cè)活動接觸，滾軸排12和右側(cè)承壓板13的寬度與右側(cè)固定板11相同，它們均垂直放置在右托板29上，依次放置在右側(cè)固定板11外側(cè)，右側(cè)承壓板13用螺栓3固定在外框架I右立柱內(nèi)側(cè)。滾軸排12和右側(cè)承壓板13上設(shè)置錨桿外伸孔18，在外框架I右立柱上設(shè)置錨桿安裝孔19，錨桿安裝孔19的中心軸線與錨桿外伸孔18的中心軸線重合，二者寬度相同，錨桿安裝孔19的高度為50mm。
錨桿拉拔系統(tǒng)包括空心千斤頂15、承載板16和夾具17 ;錨桿拉拔系統(tǒng)的空心千斤頂15用螺栓3固定在外框架I右立柱外側(cè)，承壓板16和夾具17依次安裝在空心千斤頂15的加載端。監(jiān)測系統(tǒng)包括攝像裝置20、連接桿21、左側(cè)水平荷載傳感器23、垂直荷載傳感器25、右側(cè)水平荷載傳感器27、左側(cè)水平位移傳感器24、垂直位移傳感器26、右側(cè)水平位移傳感器28。攝像裝置20安裝在試樣室10前后側(cè)，攝像裝置20通過連接桿固定在底板22上，攝像裝置鏡頭中心線與右側(cè)固定板11上的錨桿外伸孔18軸線平齊，且垂直于錨桿外伸孔18的軸線。
權(quán)利要求
1.錨固系統(tǒng)工作機(jī)制二維可視化試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)裝置包括外框架(I)、水平加載系統(tǒng)、 垂直加載系統(tǒng)、水平固定系統(tǒng)、錨桿拉拔系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述二維可視化試驗(yàn)裝置還包括試樣室(10)，試樣室(10)呈構(gòu)架結(jié)構(gòu)，試樣室由左側(cè)加載板(5)、頂部加載板 (6)、右側(cè)固定板(11)、底板(22)和角板(14)構(gòu)成，底板(22)水平置放，左側(cè)加載板(5) 和右側(cè)固定板(11)相互平行，左側(cè)加載板(5)垂直置于底板(22) —端上方，角板(14)位于底板(22)的另一端側(cè)壁，角板(14)的厚度小于底板(22)的厚度，右側(cè)固定板(11)垂直放置在角板(14)上方，頂部加載板(6)與底板(22)相互平行，頂部加載板(6) —端活動接觸在左側(cè)加載板(5)的內(nèi)壁面上，頂部加載板￠)的另一端活動置放在右側(cè)固定板(11)的上端面，垂直加載系統(tǒng)位于頂部加載板(6)的上方,水平加載系統(tǒng)位于左側(cè)加載板(5)的外偵1J,水平固定系統(tǒng)位于右側(cè)固定板(11)的外側(cè)，右側(cè)固定板(11)開有垂直于固定板壁面的錨桿外伸孔(18)，試樣室(10)前后側(cè)裝有攝像裝置(20)，攝像裝置(20)通過連接桿(21) 固定在底板(22)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的錨固系統(tǒng)工作機(jī)制二維可視化試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的角板(14)作為右側(cè)固定板(11)在下側(cè)的延長板，右側(cè)固定板(11)長度和角板(14)厚度之和與左側(cè)加載板(5)的長度相等，左側(cè)加載板(5)和頂部加載板(6)寬度相等，右側(cè)固定板(11)和角板(14)的寬度比左側(cè)加載板(5)寬2 4cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的錨固系統(tǒng)工作機(jī)制二維可視化試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的攝像裝置(20)鏡頭中心線與右側(cè)固定板(11)上的錨桿外伸孔(18)軸線平齊，且垂直于錨桿外伸孔(18)的軸線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種錨固系統(tǒng)工作機(jī)制二維可視化試驗(yàn)裝置，屬巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，試驗(yàn)裝置由左側(cè)加載板(5)、頂部加載板(6)、右側(cè)固定板(11)、底板(22)和攝像裝置(20)等組合而成。該裝置試樣室(10)采用交錯板方法構(gòu)成，解決了錨固體角部空白問題，安裝有攝像裝置(20)可全程拍攝錨桿拉拔全過程中由錨桿、錨固劑和錨固體組成錨固系統(tǒng)行為過程，同時可肉眼直接觀察這些過程，克服了傳統(tǒng)三維試驗(yàn)中不便監(jiān)測和觀察錨固系統(tǒng)力學(xué)響應(yīng)的局限性，提供了錨固系統(tǒng)工作機(jī)制研究的試驗(yàn)依據(jù)。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于巖土工程中全長粘結(jié)型錨桿及相應(yīng)錨固系統(tǒng)力學(xué)行為和工作機(jī)制的試驗(yàn)研究中。
文檔編號G01N3/00GK102706730SQ20121019242
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者盧景景, 周輝, 張傳慶, 徐榮超, 楊凡杰 申請人:中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所