CN102661898B - 用中心锚固承压板测试岩石力学参数的方法 - Google Patents

用中心锚固承压板测试岩石力学参数的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用中心锚固承压板测试岩石力学参数的方法，与一般的承压板所不同的是在承压板中心位置的岩土中预先安设锚索或锚杆，试验时采用中空千斤顶或预应力张拉设备对承压板施加试验所需的压力。研究表明，当锚索或锚杆的非锚固段大于二倍的承压板直径时，锚固段的应力对承压板产生的力学效应可以忽略不计，因此本发明与一般的承压板试验是等效的。本发明与一般承压板法相比具有试验系统紧凑、占用场地小、试验设备简单、安装方便、成本低和施工工期短等优点。

Description

用中心锚固承压板测试岩石力学参数的方法
技术领域
本发明涉及水利水电、城市建设、铁路交通、国防建设等岩土工程的岩石力学参数现位测试方法。
背景技术
承压板法是广泛应用于水利水电、城市建设、铁路交通、国防建设等岩土工程的岩石力学参数现位测试方法。承压板法岩体变形试验理论基础是通过刚性或柔性承压板施力于半无限空间岩体表面，测量岩体表面变形，并按均匀、连续、各向同性的半无限弹性体表面受局部载荷的Boussniesq公式计算岩体变形特性参数。传统承压板法，对承压板施加反力时，需要在硐室中通过连接千斤顶的传立柱对岩石顶板施压，；如果在露天环境下进行承压板试验，一般是对承压板进行堆载加压。显然，传统的承压板试验方法存在着所需试验场地大、试验设备笨重、安装不便、成本高和准备周期长等缺点。
发明内容
为了克服现有承压板测试岩石力学参数方法所需试验场地大、试验设备笨重、安装不便、成本高和准备周期长等缺点，本发明提供一种用中心锚固承压板测试岩石力学参数的方法。
为了达到上述目的，本发明的方法步骤如下：
第一步：将所需实验地点的岩体表面凿平，凿平范围应大于承压板面积；
第二步：在实验点中心处垂直岩体表面钻孔并在孔中安设锚杆，安设时留有一定长度的非锚固段，非锚固段长度大于等于承压板直径的2倍，此时，锚杆长度应为非锚固段长度加上锚固段长度；所述的锚杆可以是机械锚固式、树脂锚固式或水泥砂浆锚固式；
第三步：在凿平的岩体表面用砂浆填平，并放置带有中心孔的承压板，中心孔直径大于锚杆直径。
第四步：在承压板上放置中空千斤顶，锚杆外露部分穿过承压板和中空千斤顶，要求锚杆、承压板和中空千斤顶在同一轴线上，然后用螺帽固紧；
第五步：在承压板前后两侧且在试验影响范围以外的岩面上对称布置上固定支架，固定支架上安放一至二根横梁作为位移量测的基准梁；
第六步：在承压板上按设计布置若干位移计，并固定在基准梁上，用于量测承压板与基准梁的相对位移；
第七步：实验开始，操作中空千斤顶，中空千斤顶在锚杆的约束下通过承压板对岩体加压，使得岩体产生变形，通过位移计读出变形数据，根据变形数据按照现有计算方法即可计算出岩体变形特性参数。
上述的锚杆亦可用锚索替代。
本发明的工作原理：
为避免对锚杆对承压板的应力和位移的影响，本发明用的锚杆或锚索，设置了一定长度的非锚固段，通过数值模拟方法对不同的非锚固长度与普通承压板法进行比较分析表明，当非锚固段大于等于承压板直径的两倍时，锚固段产生的应力、位移对承压板的变形的影响很小，可以忽略，因此本发明的试验方法与普通刚性承压板法是等效的。
本发明由于将锚杆或锚索直接设在试件中心，通过横梁和中空千斤顶对承压板加压，在与普通刚性承压板法等效的前提下，与原有方法相比，本发明所需试验场地小、试验设备简单、安装方便、安装成本低。
附图说明
图1是本发明的主视示意图。
图中：1-承压板；2-锚杆；3-中空千斤顶；4-基准梁；5-位移计；6-非锚固段；7-锚固段；8-固定支架；9-螺帽。
具体实施方式
参照图1进一步说明本发明的方法步骤：
第一步：在所需实验地点的岩体表面凿平，凿平范围应大于承压板面积；；
第二步：在实验点中心处钻孔并安设锚杆2，安设时留有一定长度的非锚固段6，非锚固段6长度大于等于承压板直径的2倍；此时，锚杆2长度应为非锚固段6长度加上锚固段7长度；所述的锚杆可以是机械锚固式、树脂锚固式或水泥砂浆锚固式等；
第三步：在凿平的岩体表面用砂浆填平，并放置带有中心孔承压板1，中心孔直径大于锚杆2直径即可；
第四步：在承压板1上放置中空千斤顶3，锚杆2外露部分穿过承压板1和中空千斤顶3，要求锚杆2、承压板1和中空千斤顶3在同一轴线上，然后用螺帽9固紧；
第五步：在承压板1前后两侧且在试验影响范围以外的岩面上对称布置上固定支架8，固定支架8上安放一至二根横梁作为位移量测的基准梁4；
第六步：在承压板1上按设计布置若干位移计5，并固定在基准梁4上，用于量测承压板1与基准梁4的相对位移。
第七步：实验开始，操作中空千斤顶3，中空千斤顶3在锚杆2的约束下通过承压板1对岩体加压，使得岩体产生变形，通过位移计5读出变形数据，根据变形数据按照现有计算方法即可计算出岩体变形特性参数。上述的锚杆2亦可用锚锚索替代。

Claims (2)

1.一种用中心锚固承压板测试岩石力学参数的方法，其特征在于，步骤如下： 
第一步：将所需实验地点的岩体表面凿平，凿平范围应大于承压板面积； 
第二步：在实验点中心处垂直岩体表面钻孔并在孔中安设锚杆，安设时留有一定长度的非锚固段，非锚固段长度大于等于承压板直径的2倍，此时，锚杆长度应为非锚固段长度加上锚固段长度；所述的锚杆是机械锚固式、树脂锚固式或水泥砂浆锚固式； 
第三步：在凿平的岩体表面用砂浆填平，并放置带有中心孔的承压板，中心孔直径大于锚杆直径；
第四步：在承压板上放置中空千斤顶，锚杆外露部分穿过承压板和中空千斤顶，要求锚杆、承压板和中空千斤顶在同一轴线上，然后用螺帽固紧； 
第五步：在承压板前后两侧且在试验影响范围以外的岩面上对称布置上固定支架，固定支架上安放一至二根横梁作为位移量测的基准梁； 
第六步：在承压板上按设计布置多个位移计，并固定在基准梁上，用于量测承压板与基准梁的相对位移； 
第七步：实验开始，操作中空千斤顶，中空千斤顶在锚杆的约束下通过承压板对岩体加压，使得岩体产生变形，通过位移计读出变形数据，根据变形数据计算出岩体变形特性参数。 
2.一种用中心锚固承压板测试岩石力学参数的方法，其特征在于，步骤如下： 
第一步：将所需实验地点的岩体表面凿平，凿平范围应大于承压板面积； 
第二步：在实验点中心处垂直岩体表面钻孔并在孔中安设锚索，安设时留 有一定长度的非锚固段，非锚固段长度大于等于承压板直径的2倍，此时，锚索长度应为非锚固段长度加上锚固段长度；所述的锚索是机械锚固式、树脂锚固式或水泥砂浆锚固式； 
第三步：在凿平的岩体表面用砂浆填平，并放置带有中心孔的承压板，中心孔直径大于锚索直径； 
第四步：在承压板上放置中空千斤顶，锚索外露部分穿过承压板和中空千斤顶，要求锚索、承压板和中空千斤顶在同一轴线上，然后用螺帽固紧； 
第五步：在承压板前后两侧且在试验影响范围以外的岩面上对称布置上固定支架，固定支架上安放一至二根横梁作为位移量测的基准梁； 
第六步：在承压板上按设计布置多个位移计，并固定在基准梁上，用于量测承压板与基准梁的相对位移； 
第七步：实验开始，操作中空千斤顶，中空千斤顶在锚索的约束下通过承压板对岩体加压，使得岩体产生变形，通过位移计读出变形数据，根据变形数据计算出岩体变形特性参数。 
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