CN105738200B - 土层锚固体应力传递机理可视试验装置及其试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种土层锚固体应力传递机理可视试验装置及其试验方法，它包括一个断面为半圆状的立式箱体，即立式箱体的前面为平面板，其余周面为半圆弧壳体，而且至少平面板应为透明的；立式箱体内盛装有土样，土样的上面设有半圆形的活动盖板，活动盖板上设有孔，立式箱体底面固定上拉杆，拉杆与锚杆在同一轴线上，立式箱体内安装上周围制作有锚固体的锚杆，箱体内不同高度上设置有多个微型压力传感器与二次仪表连接。本发明可以模拟锚固体在土层中的真实受力状态并可直接观察土层锚固体在荷载作用下土颗粒的运动规律。

Description

土层锚固体应力传递机理可视试验装置及其试验方法
技术领域
本发明涉及一种试验装置，尤其涉及研究土层锚杆锚、锚索锚固机理的试验装置。
背景技术
土层锚固技术是在土层或破碎的岩体中进行植筋或加固的技术，是近代岩土工程领域的一项重要组成部分。随着我国大力兴建基础设施，特别是对交通、能源、水利和城市基础设施建设力度的加大，锚固技术已展示出十分广阔的应用前景。虽然土层锚固技术的应用范围较广，新的锚固方式(如拉力型、压力型、扩径型、混合型及其多元形式)不断出现，但对其锚固机理的认识与理论研究却相对滞后，目前还没有一种可以得到广泛认可的工程设计理论，整体处在经验设计阶段，还有许多问题有待于进一步解决。由于土体的性质复杂性，土层锚固工程出现病害甚至失事的现象屡见不鲜，给工程建设带来极大的安全隐患，严重的甚至造成工程中断、人员伤亡和带来重大的经济损失。因此对土层锚固理论及应用的研究是有十分重要的意义。
土层锚固体在荷载的作用下土层与锚固体之间的应力及位移分布试验研究是土层锚固体理论研究的基础。在以往的研究工作中，人们进行了大量的现场测试和宏观实验研究以揭示锚固体的宏观力学行为。当然人们也注意了锚固体与土接触面的细观特性，M.R.Dyer用光弹试验来考察各种土工合成材料与“土”相对作用时应力分布模式。该试验所用“土样”为碾碎的硼硅酸玻璃，试验沉浸在与玻璃具有相同的折射率的液体石蜡中进行，加荷后在圆形偏振光照射下用偏光镜观察，获得光弹图形进行分析。Y.Yoshimi和T.Kishida进行剪切试验，在砂土中埋设小铅球，通过X射线来追踪铅球的位置，观察接触面上颗粒的运动规律。M.Uesugi等在剪切试验模型箱的侧面安装玻璃窗，通过拍照来观察接触面上颗粒的运动规律。张嘎等建立了跟踪并测量土颗粒运动的细观测量算法，编制了相应软件，对粗粒土与结构接触面剪切试验过程中的土颗粒运动进行了测量。这些实验方法都是采用平面方法(平面应力或平面应变)进行的，与锚固系统的轴对称特性有较大的差异，不能反映锚固体界面变形出现体胀而产生径向压力的现象。
因此，很需要一种可视化试验装置对土层锚固体应力传递机理进行试验。
发明内容
本发明的目的是针对土层锚固体应力传递机理进行试验的需要，发明一种可视化试验装置。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种土层锚固体应力传递机理可视试验装置，其特征在于，它包括一个断面为半圆状的立式箱体，即立式箱体的前面为平面板，其余周面为半圆弧壳体，而且至少平面板应为透明的；立式箱体内盛装有土样，土样的上面设有半圆形的活动盖板，活动盖板上设有孔，孔的位置应布置在圆心位置，通过孔安装上周围制作有锚固体的锚杆，立式箱体底面固定上拉杆，拉杆与锚杆在同一轴线上；通过拉杆在拉力试验机上施加拉力，从而对土样加压；箱体内不同高度上设置有多个微型压力传感器和对应的导线孔，微型压力传感器的导线从导线孔穿出与压力传感器的二次仪表连接。
进一步，所述的立式箱体由半圆弧壳体和透明前档板两部分连接组成，半圆弧壳体的两翼和透明前档板通过夹板用螺栓连接在一起。所述的土样箱体上下分别设置固定和活动盖板，活动盖板的作用是在装入土样后，用螺栓与箱体固定。
进一步，所述的透明前档板采用钢化玻璃，以便直接观察或采用光学实验方法观察荷载作用下土样颗粒位移变形应变状态和运动规律。
进一步，所述的锚杆周围制作的锚固体为砂浆材料制作的断面为半圆形的锚固体。
进一步，所述的半圆壳体直径为40mm。
进一步，所述的锚杆采用φ16的螺纹钢筋。
本发明的试验方法是，使用试验前，首先在锚杆上制作砂浆锚固体，并在立体式箱体中用胶带临时固定上微型压力传感器，微型压力传感器的导线从导线孔穿出，接入传感器的二次仪表。待砂浆锚固体养护28天后将锚杆装入立体式箱体，添加土样，根据土样密实度的要求依次捣实，然后装上活动盖板，锚杆上端安装夹具，锚杆下端固定上拉杆，通过拉杆在拉力试验机上施加拉力，即可进行试验。
本发明的积极效果是：
1、由于采用半圆形立式箱体，能够模拟锚固体荷载传递的轴对称特征。
2、由于前挡板是透明的，具有试验可视化，能采用直接观察法或
借助于光学实验方法直接观察锚固体在荷载作用下土颗粒的运动规律以及锚固体和土样的变形及应变状态。
3、通过设置在箱体壁内的微型压力传感器，可获得随着锚固体荷载和位移的增大产生的径向压力的变化情况。
4、实验工作可在一般常用的材料力学试验机上进行，不需要配置专用实验设备。
附图说明
图1是本发明实施例的主视图；
图2图1的侧视图；
图3是图1的俯视图；
图4是另一实施例的侧视图。
图中：1-立式箱体，2-活动盖板，3-锚杆，4-土样，5-孔，6-夹具，7-导线孔，8-微型压力传感器，9-透明前档板，10-半圆弧壳体，11-夹板，12-拉杆，13-锚固体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明；
如图1、2、3所示，一种土层锚固体应力传递机理可视试验装置，它是包括一个断面为半圆状的立式箱体1，即立式箱体1的前面为平面板，其余周面为半圆弧壳体，而且至少平面板应为透明的；立式箱体1内盛装有土样4，土样4的上面设有半圆形的活动盖板2，活动盖板2上设有孔5，孔5的位置应布置在圆心位置，通过孔5安装上周围制作有锚固体13的锚杆3，立式箱体1底面固定上拉杆12，拉杆12与锚杆3在同一轴线上；箱体内不同高度上设置有多个微型压力传感器8和对应的导线孔7，微型压力传感器8的导线从导线孔7穿出与微型压力传感器8的二次仪表连接。
进一步，所述的立式箱体1如图4所示，由半圆弧壳体10和透明前档板9两部分连接组成，半圆弧壳体10的两翼和透明前档板9通过夹板11用螺栓连接在一起。
进一步，锚固体13为砂浆材料制作的半圆形断面的锚固体。
进一步，半圆弧壳体10直径为40mm。
进一步，锚杆3采用φ16的螺纹钢筋。
本发明的试验方法是，使用试验前，首先在锚杆3上制作砂浆锚固体13，并在立式箱体1中用胶带临时固定上微型压力传感器8，微型压力传感器8的导线从导线孔7穿出，接入微型压力传感器8的二次仪表。待砂浆锚固体13养护28天后将锚杆3装入立式箱体1，添加土样4，根据土样4密实度的要求依次捣实，然后装上活动盖板2，锚杆3上端安装夹具6，锚杆3下端固定上拉杆12，通过拉杆12在拉力试验机上施加拉力，即可进行试验。

Claims (4)

1.一种土层锚固体应力传递机理可视试验装置，其特征在于，它包括一个断面为半圆状的立式箱体，即立式箱体的前面为平面板，其余周面为半圆弧壳体，而且至少平面板应为透明的；立式箱体内盛装有土样，土样的上面设有半圆形的活动盖板，活动盖板上设有孔，孔的位置应布置在圆心位置，通过孔安装上周围制作有锚固体的锚杆，立式箱体底面固定上拉杆，拉杆与锚杆在同一轴线上；通过拉杆在拉力试验机上施加拉力，从而对土样加压；箱体内不同高度上设置有多个微型压力传感器和对应的导线孔，微型压力传感器的导线从导线孔穿出与压力传感器的二次仪表连接；
所述的立式箱体由半圆弧壳体和透明前档板两部分连接组成，半圆弧壳体的两翼和透明前档板通过夹板用螺栓连接在一起；
所述的透明前档板采用钢化玻璃，以便直接观察或采用光学实验方法观察荷载作用下土样颗粒位移变形应变状态和运动规律；
所述的锚杆周围制作的锚固体为砂浆材料制作的半圆形断面的锚固体。
2.如权利要求1所述的可视试验装置，其特征在于，所述的半圆弧壳体直径为40mm。
3.如权利要求1所述的可视试验装置，其特征在于，所述的锚杆采用φ16的螺纹钢筋。
4.一种如权利要求1-3任一所述的可视试验装置的试验方法，其特征在于，首先在锚杆上制作砂浆锚固体，并在立体式箱体中用胶带临时固定上微型压力传感器，微型压力传感器的导线从导线孔穿出，接入传感器的二次仪表；待砂浆锚固体养护28天后将锚杆装入立体式箱体，添加土样，根据土样密实度的要求依次捣实，然后装上活动盖板，锚杆上端安装夹具，锚杆下端固定上拉杆，通过拉杆在拉力试验机上施加拉力，即可进行试验。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107478812B (zh) * 2017-07-10 2019-07-02 三峡大学 岩土体大掺量膨胀水泥浆膨胀过程可视化装置及使用方法
CN107860651A (zh) * 2017-08-30 2018-03-30 中冶交通建设集团有限公司 锚杆传力分析方法
CN108303369B (zh) * 2018-01-11 2019-07-09 山东科技大学 半体锚固结构应力与变形场同步测试系统及测试方法
CN108301447A (zh) * 2018-04-08 2018-07-20 山东建筑大学 压力分散型锚杆锚固机理可视化模型试验装置及试验方法
CN110646343B (zh) * 2019-09-03 2021-07-27 山东大学 一种围压可调的锚杆试件抗拔力试验装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201340385Y (zh) * 2008-12-25 2009-11-04 山东科技大学 锚固体流变拉拔试验装置
CN202735156U (zh) * 2012-08-09 2013-02-13 山东科技大学 一种锚杆受力状态测试的试验平台
CN103134724A (zh) * 2013-03-07 2013-06-05 湖南科技大学 一种通用型锚固界面剪切流变实验装置
CN203894126U (zh) * 2014-05-30 2014-10-22 江苏城市职业学院 测定frp-混凝土单面剪切性能的测试装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201340385Y (zh) * 2008-12-25 2009-11-04 山东科技大学 锚固体流变拉拔试验装置
CN202735156U (zh) * 2012-08-09 2013-02-13 山东科技大学 一种锚杆受力状态测试的试验平台
CN103134724A (zh) * 2013-03-07 2013-06-05 湖南科技大学 一种通用型锚固界面剪切流变实验装置
CN203894126U (zh) * 2014-05-30 2014-10-22 江苏城市职业学院 测定frp-混凝土单面剪切性能的测试装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张明义 等.玻璃纤维增强聚合物抗浮锚杆抗拔性能试验研究与机制分析.《岩土力学》.2014,第35卷(第4期),1069-1075页. *
扩体锚杆拉拔破坏机制模型试验研究;郭钢 等;《岩石力学与工程学报》;20130831;第32卷(第8期);摘要部分，1678-1681页 *
锚杆锚固体与土体界面特性室内测试新方法;陈昌富 等;《岩土工程学报》;20150630;第37卷(第6期);1116-1118页 *

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