CN104727288B - 锚索自由段周围岩土体位移、压力测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锚索自由段周围岩土体位移、压力测试装置及方法,包括多个测试盒和一个位移收集盒,每个测试盒为一个外径小于锚孔直径的空心圆柱体,测试盒的外圈均匀的布置多个测试锚孔土压力的土压力计和用于固定测试盒的卡爪，位移收集盒与每个测试盒相连,测出每个测试盒在锚孔内的位移量，且位移收集盒、土压力计均与数据收集仪相连。
Description
技术领域
本发明涉及一种支护结构锚索自由段内岩土体的分段位移及压力测试仪装置及测试方法。
背景技术
随着城市建设速度的加快，基坑越来越深，支护桩后的土体出现滑动造成基坑坍塌，高边坡也经常出现失稳问题，设计中根据潜在滑移面确定桩锚支护结构中的锚索自由段和锚固段长度，潜在滑移面多位于锚索自由段，因此监测锚索自由段周围岩土体的应力应变有助于预测基坑坍塌、滑坡的发生，提前做好预防措施，避免事故发生或减少事故损失。
现有的测试方法均需打设专门的测试孔，如何在既有的锚孔内安装监测装置，测试锚索自由段岩土体的分段位移和锚孔周围的应力，以及监测桩后土体的受力及位移状态是本领域内的重点研究方向,目前还没有一套完整的测试装置及方法。
发明内容
本发明是为了实现上述目的，提供一种在锚索自由段锚孔内测试锚孔四周岩土体的分段位移和压力装置及方法。
本发明采用的技术方案如下：
锚索自由段周围岩土体位移、压力测试装置,包括多个分布在锚索自由段的测试盒和一个位移收集盒,每个测试盒为一个外径小于锚孔直径的空心圆柱体,测试盒的外圈均匀的布置多个测试锚孔土压力的土压力计和用于固定测试盒的卡爪，所述的位移收集盒与每个测试盒相连,测出每个测试盒在锚孔内的位移量，且位移收集盒、土压力计均与数据收集仪相连。
所述测试盒外径小于锚孔的直径。
所述的土压力计的下方设有一个与测试盒间产生相对位移的滚珠。
所述的多个测试盒依次分布在锚索自由段的底部、中部和前部，每个测试盒通过多个卡爪固定在锚孔上，每个测试盒的中间穿过锚索。
所述的位移收集盒安装在锚孔口。
在锚索注浆后和张拉锁定之前的时间段内将测试装置放入锚索自由段内。
所述的位移收集盒内安装有多个位移锯齿，一个位移锯齿与一个测试盒的软铁丝相连，即一个位移锯齿对应一个测试盒，用于测试测试盒在锚孔内的位移量。
所述的位移锯齿包括相互啮合的上卡齿和下卡齿，在下卡齿的下方设有两个与其相连的螺旋弹簧，所述的下卡齿通过导线与数据收集仪相连。
所述测试装置的测试方法如下：
步骤1：锚索注浆完成后，将各个测试盒穿过锚索依次安装在锚索自由段的底部、中部和前部；
步骤2：拉紧测试盒，且将每个测试盒与固定在位移收集盒内且与测试盒相对应的位移锯齿相连；
步骤3：将每个测试盒内的土压力计和位移收集盒的每个位移锯齿连接到锚孔口的数据收集仪上；通过位移锯齿的相对移动，测出每个测试盒的位移,通过土压力计测试锚孔土压力；
步骤4：将数据收集仪固定在锚孔口的一侧，并做好保护措施。
步骤1的具体步骤如下：
在锚索注浆完成后，注浆体硬化以后，利用一根竹棍将第一个测试盒穿过锚索一直推到锚索锚固段，即锚索自由段的底部，然后利用测试盒上的软铁丝回拉测试盒，则测试盒周围的卡爪会固定到孔外土体中；然后依次安装下一个测试盒，每个测试盒上均留有小孔让前一个测试盒的软铁丝通过。
步骤2的具体步骤如下：
拉紧测试盒，将软铁丝固定在位移收集盒内的锯齿上，通过锯齿的相对移动，测出每个测试盒的位移；
安装完成锚孔内的测试盒后，将所有测试盒的软铁丝端部系上一个锯齿，该锯齿与位移收集盒内的锯齿对称放置，拧紧下卡齿下方的两根螺旋弹簧，使下方锯齿顶住上卡齿，通过上卡齿尾部的拉线微调锯齿位置，向后拉软铁丝感觉到拉力较大时松开，让上卡齿在软铁丝的拉力下返回一段距离，当上卡齿不再移动时，记录上卡齿处的位置为零位移，当内部土体位移时，带动测试盒位移，导致软铁丝拉动上卡齿向锚孔内部移动，位移量通过锯齿间的相对位置转换成信号输出到数据收集仪上。其中，位移收集盒在锚索张拉锁定时固定锁具上，保证位移收集盒不被软铁丝拉动。
所述步骤3的具体步骤如下：
将土压力计的导线穿过前方测试盒预留的孔一直连接到锚孔口的数据收集仪上，土压力计可以将受到的压力转换成信号传递到数据收集仪上，数据收集仪再将信号转换成压力值输出。
所述步骤4的具体步骤如下：
将所有的导线伸出锚孔连到数据收集仪上，尤其在锚索张拉时需要保护好导线，张拉完成后，将数据收集仪固定在锚孔口的一侧，并做好保护措施，按监测频率记录相应数据。
本发明的有益效果：
1.本发明的测试仪器中，锚孔内的土压力与分段位移同时监测，可结合两种监测数据分析围护桩后土体及边坡的稳定状态，更合理准确的预测滑坡的发生。
2.本发明所采用的测试仪器是根据锚孔的大小及深度设计的，无需打设专门的测孔，减少了工作量，且安装简单，与锚索正常工作状态互不影响。
3.本发明中的土压力计在水平方向上可以与土体位移相一致，在土压力计的下方有一滚珠，可以与测试盒间产生相对位移，避免因土压力计随测试盒移动导致测试压力不准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为位移、压力测试仪器布置图
图2为测试盒内土压力计布置图
图3为测试盒的截面图
图4为位移收集盒的剖面图
图5为位移收集盒的位移锯齿布置图
图中，1为锚索锁具；2为锚索；3为位移收集盒；4为测试盒；5为数据收集仪；6为锚索锚固段；7为卡爪；8为软铁丝；9为土压力计；10为导线；11为位移锯齿；11-1为上卡齿；11-2为下卡齿；12为螺旋弹簧；13为位移锯齿上卡齿尾部拉线，14小圆珠。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
正如背景技术部分所述，现有的测试方法均需打设专门的测试孔，如何在既有的锚孔内安装监测装置，测试锚索自由段岩土体的分段位移和锚孔周围的应力，以监测桩后土体的受力及位移状态是本领域内的重点研究方向,目前还没有一套完整的测试装置及方法。
基于上述问题，本发明提出了一种锚索自由段周围岩土体位移、压力测试装置,包括多个分布在锚索自由段的测试盒和一个位移收集盒,每个测试盒为一个外径小于锚孔直径的空心圆柱体,测试盒的外圈均匀的布置多个测试锚孔土压力的土压力计和用于固定测试盒的卡爪，所述的位移收集盒与每个测试盒相连,测出每个测试盒在锚孔内的位移量，且位移收集盒、土压力计均与数据收集仪相连。
本发明的测试仪器中，锚孔内的土压力与分段位移同时监测，可结合两种监测数据分析围护桩后土体及边坡的稳定状态，更合理准确的预测滑坡的发生。
本发明所采用的测试仪器是根据锚孔的大小及深度设计的，无需打设专门的测孔，减少了工作量，且安装简单，与锚索正常工作状态互不影响。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
本发明的实施例如图1-5所示提供了一种锚索自由段周围岩土体位移、压力测试装置,包括多个分布在锚索自由段的测试盒4和一个位移收集盒3,每个测试盒4为一个外径小于锚孔直径的空心圆柱体,测试盒4的外圈均匀的布置多个测试锚孔土压力的土压力计9和用于固定测试盒4的卡爪7，所述的位移收集盒与每个测试盒相连,测出每个测试盒4在锚孔内的位移量，且位移收集盒3、土压力计9均与数据收集仪5相连。
本实施例中的多个测试盒4分布在锚索自由段的底部、中部和前部，每个测试盒通过多个卡爪固定在锚孔上，每个测试盒的中间穿过锚索。
本实施例中的测试装置在锚索注浆后和张拉锁定之前的时间段内将测试装置放入锚索自由段内。
本实施例中的位移收集盒3安装在锚孔口，位移收集盒3内安装有多个位移锯齿11，一个位移锯齿11与一个测试盒4的软铁丝相连，即一个位移锯齿对应一个测试盒，用于测试测试盒在锚孔内的位移量。
本实施例中的，上述的位移锯齿包括相互啮合的上卡齿11-1和下卡齿11-2，在下卡齿11-2的下方设有两个与其相连的螺旋弹簧，所述的下卡齿11-2与数据收集仪相连。
上述装置的测试方法如下：
步骤1锚索注浆完成后，逐个安装测试盒,具体如下:
在锚索注浆完成后的第三天，注浆体稍硬化以后，利用一根较长的竹棍将测试盒4穿过锚索一直推到锚索锚固段6的端部，即锚索自由段的底部，然后利用测试盒上的软铁丝8回拉测试盒4，则测试盒周围八个卡爪7会固定到孔外土体中；然后依次安装下一个测试盒，第二个测试盒上留有小孔让第一个测试盒的软铁丝通过；
步骤2拉紧测试盒，将软铁丝固定在位移收集盒内的锯齿上，通过锯齿的相对移动，测出每个测试盒的位移,具体如下:
安装完成锚孔内的测试盒后，将所有测试盒的软铁丝端部系到位移锯齿的上卡齿11-1一端，该卡齿与位移收集盒3内的下卡齿11-2对称放置，拧紧下卡齿下方的两根螺旋弹簧12，使下卡齿顶住上卡齿，通过位移锯齿上卡齿尾部拉线13微调锯齿位置，向后拉软铁丝8感觉到拉力较大时松开，让上卡齿在软铁丝的拉力下返回一段距离，当上卡齿不再移动时，记录上卡齿处的位置为零位移，当内部土体位移时，带动测试盒4位移，导致软铁丝8拉动上卡齿向锚孔内部移动，位移量通过锯齿11间的相对位置转换成信号通过导线10输出到数据收集仪5上。其中，位移收集盒3在锚索张拉锁定时通过铁丝绑扎固定锚索锁具1上，保证位移收集盒3不随软铁丝8移动。
步骤3将测试盒内土压力计上的导线穿过测试盒连接到锚孔口的数据收集仪上,具体如下:
将土压力计9的导线10穿过前方测试盒4预留的孔一直连接到锚孔口的数据收集仪5上，土压力计可以将受到的压力转换成信号传递到数据收集仪上，数据收集仪再将信号转换成压力值输出。在回拉软铁丝8固定测试盒4时，通过土压力计9下方的小圆珠14滑动可使土压力计9位于测试盒4内的前方，在后期若测试盒移动时，小圆珠14可以使土压力计不移动，保证土压力测试的准确度。
步骤4将数据收集仪固定在锚孔口的一侧，并做好保护措施。
将所有的导线10伸出锚孔连到数据收集仪5上，尤其在锚索张拉时需要保护好导线，张拉完成后，将数据收集仪5固定在锚孔口的一侧，并做好保护措施，按监测频率记录相应数据。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (7)
1.锚索自由段周围岩土体位移、压力测试装置，其特征在于：包括多个分布在锚索自由段的测试盒和一个位移收集盒，每个测试盒为一个外径小于锚孔直径的空心圆柱体，测试盒的外圈均匀的布置多个测试锚孔土压力的土压力计和用于固定测试盒的卡爪，所述的位移收集盒与每个测试盒相连，测出每个测试盒在锚孔内的位移量，且位移收集盒、土压力计均与数据收集仪相连；
所述的多个测试盒依次分布在锚索自由段的底部、中部和前部，每个测试盒通过多个卡爪固定在锚孔上，锚索依次穿过每个测试盒的中间；
所述的位移收集盒内安装有多个位移锯齿，一个位移锯齿与一个测试盒相连，用于测试测试盒在锚孔内的位移量；
所述的位移锯齿包括相互啮合的上卡齿和下卡齿，在下卡齿的下方设有两个与其相连的螺旋弹簧，下卡齿通过导线与数据收集仪相连。
2.如权利要求1所述的锚索自由段周围岩土体位移、压力测试装置,其特征在于：所述的位移收集盒安装在锚孔口。
3.如权利要求1所述的锚索自由段周围岩土体位移、压力测试装置,其特征在于：在锚索注浆后和张拉锁定之前的时间段内将测试装置放入锚索自由段内。
4.利用如权利要求1所述测试装置进行测试的测试方法,其特征在于：
步骤1：锚索注浆完成后，将各个测试盒穿过锚索依次安装在锚索自由段的底部、中部和前部；
步骤2：拉紧测试盒，且将每个测试盒与固定在位移收集盒内且与测试盒相对应的位移锯齿相连；
步骤3：将每个测试盒内的土压力计和位移收集盒的每个位移锯齿连接到锚孔口的数据收集仪上；通过位移锯齿的相对移动，测出每个测试盒的位移,通过土压力计测试锚孔土压力；
步骤4：将数据收集仪固定在锚孔口的一侧，并做好保护措施。
5.如权利要求4所述的测试方法,其特征在于：步骤1的具体步骤如下：
在锚索注浆完成后，注浆体硬化以后，利用一根竹棍将第一个测试盒穿过锚索一直推到锚索锚固段，即锚索自由段的底部，然后利用测试盒上的软铁丝回拉测试盒，则测试盒周围的卡爪会固定到孔外土体中；然后依次安装下一个测试盒，每个测试盒上均留有小孔让前一个测试盒的软铁丝通过。
6.如权利要求4所述的测试方法,其特征在于：步骤2的具体步骤如下：
安装完成锚孔内的测试盒后，将所有测试盒的软铁丝端部系上一个上卡齿，该上卡齿与位移收集盒内的下卡齿对称放置，拧紧下卡齿下方的两根螺旋弹簧，使下卡齿顶住上卡齿。
7.如权利要求4所述的测试方法,其特征在于：步骤3中所述测试盒的位移的测试方法如下：
通过上卡齿尾部的拉线微调锯齿位置，向后拉软铁丝感觉到拉力较大时松开，让上卡齿在软铁丝的拉力下返回一段距离，当上卡齿不再移动时，记录上卡齿处的位置为零位移，当内部土体位移时，带动测试盒位移，导致软铁丝拉动上卡齿向锚孔内部移动，位移量通过锯齿间的相对位置转换成信号输出到数据收集仪上；其中，位移收集盒在锚索张拉锁定时固定锁具上，保证位移收集盒不被软铁丝拉动。
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