本發(fā)明屬于力學研究技術領域，尤其是涉及一種研究離層對錨桿作用荷載的試驗裝置以及制作方法。

背景技術：

離層對錨桿產生荷載作用，為確定離層在發(fā)展過程中桿體的應力分布形式及破壞規(guī)律，應進行試驗測試，然而現場測試難度較大，首先很難確定出離層的位置及離層值大小，其次圍巖環(huán)境復雜，影響因素過多，試驗離散性較大。室內試驗作為一種有效的研究手段，可以驗證理論模型的正確性和適用性。試驗的關鍵點是預留離層，并將試塊分離，本發(fā)明從設計的試塊形狀著手，對試塊進行加固，采用千斤頂將加載將試塊分離，并設置位移監(jiān)測系統(tǒng)，應力監(jiān)測系統(tǒng)，組成了完整性試驗。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是提供一種結構簡單、操作簡單、試驗數據可靠性高的研究離層對錨桿作用荷載的試驗裝置以及制作方法。

本發(fā)明的技術方案是：本發(fā)明的一種研究離層對錨桿作用荷載的試驗裝置，所述試驗裝置包括“工”字型的試塊，所述試塊的水平對稱面上設有預留縫隙，“工”字型試塊的豎直段內設貼有應變片的錨桿，所述錨桿的兩端分別延伸至試塊的上下兩側；

所述“工”字型試塊的左右各形成一個凹槽，所述凹槽內用于放置帶有第一千分表的液壓千斤頂，所述試塊的前后兩側均設有加固鋼架，所述加固鋼架沿凹槽的邊角位置設置，所述凹槽內上下兩面均設有加固鋼板；

所述試塊上還設有位移量測系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述錨桿與預留縫隙之間的夾角為60°或90°。

優(yōu)選的，所述加固鋼架由鋼板及角鋼焊接成的。

優(yōu)選的，所述加固鋼板呈“凹”字形，并延伸至錨桿的前后兩側。

優(yōu)選的，所述錨桿設有三個，所述位移量測系統(tǒng)的第二千分表對應中間的錨桿設置。

優(yōu)選的，任一錨桿上設有6個應變片，其中3個位于預留縫隙的頂端，3個位于預留縫隙的底端。

優(yōu)選的，所述位移量測系統(tǒng)包括試塊前側設有兩個第二千分表，兩個第二千分表通過定位鋼板固定在預留縫隙的上下兩側。

本發(fā)明的另一方面，還包括一種研究離層對錨桿作用荷載的試驗裝置的制作方法，其包括以下步驟：

(1)模具制作：根據“工”字型的試塊制作相應的模具，模具采用木模板，模具底部設置泡沫板，在底部泡沫板設計位置處插入PVC管，預留鉆孔為后續(xù)的注漿錨固做好準備；

(2)混凝土試塊制作：將混凝土分層澆筑到步驟(1)制作的模具內，澆筑分兩部分，底層澆至預留縫隙位置停留小時，鋪一層塑料紙，再澆筑上側，試塊達到初凝后將PVC管拔出，試塊硬化拆模后，送往溫度標準養(yǎng)護室時行養(yǎng)護；

利用鋼板及角鋼焊接成的加固鋼架對千斤頂加載部位進行局部加固；

(3)錨桿貼應變片：將鋼筋上需要貼應變片的位置打磨光滑，貼好應變片，用環(huán)氧樹脂做防水處理；

(4)錨固劑制作：制作錨固劑，可直接灌入到鉆孔中，再將測試錨桿插入，等待錨固劑凝固，貼有應變片的錨桿即固定在“工”字型的試塊內部；

(5)位移量測系統(tǒng)設置：測試位移的第二千分表通過定位鋼板固定在試塊上，預留縫隙上下兩側各安裝一個，測兩個第二千分表的位移之和，兩側錨桿處的位移則通過塞尺量測，最后取平均值進行數據分析。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：

1、巖石材料采用自制混凝土試塊模擬，為使試塊分離，需要對試塊加載，加載選用千斤頂將試塊頂開，為加載方便，試塊做成“工字型”。

2、可通過在錨桿上貼應變片，監(jiān)測離層引起的錨桿附加應力分布規(guī)律；可研究離層作用下錨桿的受力過程，及破壞規(guī)律，可研究2種不同工況下，錨桿的應力分布：一種是錨桿與離層垂直，一種是錨桿與離層呈一定角度，研究錨桿受拉、受拉剪2種不同情況的應力分布及破壞規(guī)律。

3、通過記錄荷載和裂縫張開量值，得出離層值大小和錨桿軸力的關系，并與理論模型的關系曲線進行對比。

附圖說明

圖1是本發(fā)明試驗裝置的結構示意圖(錨桿與預留縫隙呈90°角)。

圖2是本發(fā)明試驗裝置的結構示意圖(錨桿與預留縫隙呈60°角)。

圖3是加固鋼板的設置結構示意圖。

圖4是本發(fā)明試驗裝置的前視圖(錨桿與預留縫隙呈90°角)。

圖5是本發(fā)明試驗裝置的前視圖(錨桿與預留縫隙呈60°角)。

圖6是模具結構示意圖。

圖7是錨桿與應變片的連接結構示意圖。

圖8是試塊的結構示意圖。

圖9是第二千分表的裝配結構示意圖(省略液壓千斤頂、加固鋼架、加固鋼板)

圖中：

1-試塊，2-預留縫隙，3-錨桿，4-凹槽，5-液壓千斤頂，6-第一千分表，7-墊板，8-第二千分表，9-加固鋼架，10-加固鋼板，11-模具，12-泡沫板，13-PVC管，14-應變片，15-定位鋼板。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做詳細說明。

如圖1-5所示，本發(fā)明的一種研究離層對錨桿作用荷載的試驗裝置，所述試驗裝置包括“工”字型的試塊1，試塊1的底端設有墊板7，所述試塊1內設貼有應變片的錨桿3，所述試塊1的中間位置設有水平延伸的預留縫隙2，所述試塊的左右凹槽4用于放置帶有第一千分表6的液壓千斤頂5，所述試塊1的前后兩側設有鋼板及角鋼焊接成的加固鋼架9，所述加固鋼架9沿凹槽的邊角位置設置，所述凹槽的上下兩端均設有“凹”字形的加固鋼板10。

所述錨桿與預留縫隙之間的夾角為90°或60°。

本發(fā)明的一種研究離層對錨桿作用荷載的試驗裝置的制作方法，包括以下步驟：

(1)模具制作

如圖6所示，根據“工”字型的試塊的制作相應的模具11，模具采用木模板，木模版具有以下優(yōu)點：板面平整光滑，可鋸，可鉆，拆裝方便，操作簡單，制作速度快，脫模方便且成本低。根據圖3所給尺寸，制作模具。為方便確定錨桿位置，模具底部設置泡沫板12，在底部泡沫板設計位置處插入PVC管13，PVC管的高度高于“工”字型的試塊的高度，預留鉆孔為后續(xù)的注漿錨固做好準備。

(2)混凝土試塊制作

混凝土標號為C30，按照配合比設計要求(水∶水泥∶砂∶石子＝0.38∶1∶1.11∶2.72) 稱重，將稱好的水泥和砂子加水攪拌，最后再加入石子充分攪拌。將混凝土分層澆筑到步驟(1)制作的模具內，澆筑分兩部分，底層澆至預留縫隙位置停留2小時，鋪一層塑料紙，再澆筑上側。試塊達到初凝后將PVC管拔出，試塊硬化拆模后，應及時送往溫度20±3℃、濕度為90％以上的標準養(yǎng)護室時行養(yǎng)護，養(yǎng)護好的試塊如圖8所示。

混凝土又名人工石，性質類似于巖石，是脆性材料，抗壓但不抗拉、不抗剪，因此對試塊外還需進行加固，通過鋼板及角鋼焊接成的加固鋼架對千斤頂加載部位進行局部加固，加固后的試塊如圖4-5所示。

(3)錨桿貼應變片

如圖7所示，將鋼筋上需要貼應變片14的位置打磨光滑，光滑處的面積為5mm×10mm。在長度60cm的螺紋鋼筋上貼好應變片14，用環(huán)氧樹脂做防水處理。箔應變片大小為2mm×3mm，每根貼6個，上下兩側各貼3個，使得每根錨桿上均有3個應變片位于預留縫隙上側，3個應變片位于預留縫隙的下側。

(4)錨固劑制作

根據輔助試驗確定使用G型植筋料作為錨桿錨固劑，將G型料按照一定比例與水拌和，該料流動性好，可直接灌入到鉆孔中，再將測試錨桿插入，等待錨固劑凝固，貼有應變片的錨桿即固定在“工”字型的試塊內部。

(5)位移量測系統(tǒng)設置

如圖9所示，測試位移的第二千分表8設置在中間錨桿位置處，在試塊1上釘定位鋼板15，將第二千分表8安裝在固定在定位鋼板15上，預留縫隙上下兩側各安裝一個，測兩個第二千分表8的位移之和。兩側錨桿處的位移則通過塞尺量測，最后取平均值進行數據分析。

以上對本發(fā)明的一個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內。