CN108331041A - 一种土锚拉拔的试验装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种土锚拉拔的试验装置及方法，它包括可变换孔径的底板组件，所述底板组件上方通过多根支撑柱支撑安装有承压台，所述承压台的顶部安装有千斤顶，所述底板组件的底部设置有用于拉拔试验的锚固体以及土体。该装置通过改变孔径大小得到不同的上覆土压力，可以模拟不同深度范围的土体，很大程度缩减锚洞深度。

Description

一种土锚拉拔的试验装置及方法
技术领域
本发明涉及一种锚杆拉拔试验装置及方法，特别涉及一种通过改变孔径大小的钢板从而改变土的上覆土压力模拟深部土压的新装置。
背景技术
锚杆锚固技术以其显著的技术经济效益，获得了广泛的应用。仅2005年国内外各类岩石锚杆已达600余种，使用量就已达2.5亿根之多。提高锚杆抗拔力在锚杆锚固工程中具有极高的经济效益。
国际岩土锚固工程领域，最早对岩土锚固破坏形式进行研究的是英国的教授Hanna，他研究归纳出锚杆的3种主要破坏形式：锚杆断裂、预应力损失、实际荷载高于设计荷载。Hanna教授的研究主要是从定性的角度分析，没有定量化的数据作为依据，归纳总结出的破坏形式主要从力学机理的角度着眼，虽然取得的成果不全面，但很有意义，对后人的研究起到了一定的推动作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够模拟不同上覆土压力的装置及方法，该装置通过改变孔径大小得到不同的上覆土压力，可以模拟不同深度范围的土体，很大程度缩减锚洞深度。
为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种土锚拉拔的试验装置，它包括可变换孔径的底板组件，所述底板组件上方通过多根支撑柱支撑安装有承压台，所述承压台的顶部安装有千斤顶，所述底板组件的底部设置有用于拉拔试验的锚固体以及土体。
所述底板组件包括带孔底板，所述带孔底板的中心位置加工有中心孔，所述中心孔内部配合安装有圆环板，所述圆环板和带孔底板的顶部端面都加工有相互配合的螺纹孔，所述圆环板和带孔底板之间通过连接板固定相连，所述连接板通过螺栓分别与带孔底板和圆环板相连。
所述圆环板包含多种不同的规格。
所述支撑柱采用能够伸缩的立柱结构，在每个支撑柱的底部都设置有压力传感器，所述压力传感器的外部包裹有土工布。
所述锚固体包括锚杆主体，所述锚杆主体上沿其外壁焊接固定有多个连接杆，所述连接杆的末端焊接有钢片，所述锚杆主体整体放置于锚洞内部。
所述带孔底板、圆环板和连接板都采用钢板材料制成。
所述锚杆主体和连接杆都采用钢筋材料制成。
任意土锚拉拔的试验装置的试验方法，它包括以下步骤：
Step1：平整场地，清理场地上周围碎石及杂物；
Step2：在地面上采用手提式钻孔机人工钻孔，钻孔沿孔深方向与地面垂直打入土体，其中孔深和孔径按照设计要求确定；
Step3：制作锚固体，选取一根完整的粗细长度适中的钢筋作为锚杆主体，在钢筋与锚固体接触部分预留一个孔槽，然后在孔槽上划分五等分用记号笔做标记粘贴应变片；然后在锚杆主体上选取三个点每个点的水平面上焊接二至三根连接杆，每根连接杆顶端焊接一个钢片；
Step4：将制作好的锚固体放入锚洞，并使得锚杆主体处与锚洞中心并垂直于地面；
Step5：配制膨胀水泥浆灌入锚洞中，膨胀水泥浆加膨胀剂含量为10%~12%，膨胀水泥浆段长25~30cm，膨胀水泥浆灌浆完成后继续灌入配制添加有速凝剂的普通水泥净浆做封口处理；
Step6：待养护一段时间后，在锚洞上面盖上带孔底板，并将圆环板通过连接板与带孔底板相连，并使中心孔与锚洞中心一致；
Step7：在带孔底板上位于支撑柱的位置粘贴压力传感器，在压力传感器上用土工布保护处理，然后在带孔底板上安装承压台，再在承压台上安装千斤顶施加压力进行拉拔试验。
所述Step6中带孔底板的制作方法为：选取一块尺寸和厚度适宜的钢板并在钢板中心加工一块尺寸大于锚固体的圆形钢板，然后在挖出来的圆形钢板的中心再挖出一个孔径和锚固体相同的圆形钢板，再挖出孔径小于锚固体尺寸，以及孔径和锚杆主体尺寸一致的圆形钢板，圆环钢片与钢板的连接通过特制的三到四组连接板固定相连。
所述Step6中带孔底板的制作方法为：选取一块尺寸和厚度适宜的钢板在钢板中心挖出一块尺寸大于锚固体的圆形钢板，然后直接按照需要的孔径要求制作出外径和钢板孔径一样内径不同的钢片圆环，试验时直接根据需要的孔径安装上钢片圆环即可，钢片圆环与钢板的链接通过特制的三到四组连接板固定相连。
本发明有如下有益效果：
1、通过改变圆环板孔径大小，可以改变上覆土压力，大幅缩减试验时锚洞的深度。
2、土体锚杆拉拔时，可以实现对同一个孔的重复利用，先钻小孔，用完之后再钻大孔；先做浅孔，再做深孔，同样的土体条件，不因土体离散性的不同改变试验离散性，从而有效控制土层的相关参数，有利于试验的分析比较。
3、不同孔径下拨出抗拔力不同，压覆力可换算为土厚，即拔出时上覆土压，改变孔径来限定其破坏形式，孔径小到锚杆直径，只有锚杆断和锚杆从浆体中拔，此时上覆压力最大，模拟深部土锚的破坏形式。从锚杆径到孔径渐大时，锚固体破碎，极端情况是锚固体从锚土界面上拔出。孔径再逐渐增大时，变为土锲形体破坏。锲体可能范围不断扩大，可能导土体破坏时对应的上覆压力不断减小，整个孔径变大的过程，是其破坏时上覆极限土压降低的过程，从而达到模拟不同深部土压力的效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明底板组件安装结构示意图。
图3为本发明带孔底板结构示意图。
图4为本发明圆环板结构示意图。
图5为本发明带孔底板和圆环板组装结构示意图。
图6为本发明锚固体结构示意图。
图中：带孔底板1、螺栓2、连接板3、圆环板4、螺纹孔5、锚杆主体9、连接杆10、钢片11、千斤顶12、承压台13、支撑柱14、底板组件15。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
如图1-6，一种土锚拉拔的试验装置，它包括可变换孔径的底板组件15，所述底板组件15上方通过多根支撑柱14支撑安装有承压台13，所述承压台13的顶部安装有千斤顶12，所述底板组件15的底部设置有用于拉拔试验的锚固体以及土体。
进一步的，所述底板组件15包括带孔底板1，所述带孔底板1的中心位置加工有中心孔6，所述中心孔6内部配合安装有圆环板4，所述圆环板4和带孔底板1的顶部端面都加工有相互配合的螺纹孔5，所述圆环板4和带孔底板1之间通过连接板3固定相连，所述连接板3通过螺栓2分别与带孔底板1和圆环板4相连。
进一步的，所述圆环板4包含多种不同的规格。
进一步的，所述支撑柱14采用能够伸缩的立柱结构，在每个支撑柱14的底部都设置有压力传感器16，所述压力传感器16的外部包裹有土工布。
进一步的，所述锚固体包括锚杆主体9，所述锚杆主体9上沿其外壁焊接固定有多个连接杆10，所述连接杆10的末端焊接有钢片11，所述锚杆主体9整体放置于锚洞内部。
进一步的，所述带孔底板1、圆环板4和连接板3都采用钢板材料制成。
进一步的，所述锚杆主体9和连接杆10都采用钢筋材料制成。
实施例2：
任意土锚拉拔的试验装置的试验方法，它包括以下步骤：
Step1：平整场地，清理场地上周围碎石及杂物；
Step2：在地面上采用手提式钻孔机人工钻孔，钻孔沿孔深方向与地面垂直打入土体，其中孔深和孔径按照设计要求确定；
Step3：制作锚固体，选取一根完整的粗细长度适中的钢筋作为锚杆主体9，在钢筋与锚固体接触部分预留一个孔槽，然后在孔槽上划分五等分用记号笔做标记粘贴应变片；然后在锚杆主体9上选取三个点每个点的水平面上焊接二至三根连接杆10，每根连接杆10顶端焊接一个钢片11；
Step4：将制作好的锚固体放入锚洞，并使得锚杆主体9处与锚洞中心并垂直于地面；
Step5：配制膨胀水泥浆灌入锚洞中，膨胀水泥浆加膨胀剂含量为10%~12%，膨胀水泥浆段长25~30cm，膨胀水泥浆灌浆完成后继续灌入配制添加有速凝剂的普通水泥净浆做封口处理；
Step6：待养护一段时间后，在锚洞上面盖上带孔底板1，并将圆环板4通过连接板3与带孔底板1相连，并使中心孔6与锚洞中心一致；
Step7：在带孔底板1上位于支撑柱14的位置粘贴压力传感器16，在压力传感器16上用土工布保护处理，然后在带孔底板1上安装承压台13，再在承压台13上安装千斤顶12施加压力进行拉拔试验。
通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本发明的保护范围之内。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (10)

1.一种土锚拉拔的试验装置，其特征在于：它包括可变换孔径的底板组件（15），所述底板组件（15）上方通过多根支撑柱（14）支撑安装有承压台（13），所述承压台（13）的顶部安装有千斤顶（12），所述底板组件（15）的底部设置有用于拉拔试验的锚固体以及土体。
2.根据权利要求1所述的一种土锚拉拔的试验装置，其特征在于：所述底板组件（15）包括带孔底板（1），所述带孔底板（1）的中心位置加工有中心孔（6），所述中心孔（6）内部配合安装有圆环板（4），所述圆环板（4）和带孔底板（1）的顶部端面都加工有相互配合的螺纹孔（5），所述圆环板（4）和带孔底板（1）之间通过连接板（3）固定相连，所述连接板（3）通过螺栓（2）分别与带孔底板（1）和圆环板（4）相连。
3.根据权利要求2所述的一种土锚拉拔的试验装置，其特征在于：所述圆环板（4）包含多种不同的规格。
4.根据权利要求2所述的一种土锚拉拔的试验装置，其特征在于：所述支撑柱（14）采用能够伸缩的立柱结构，在每个支撑柱（14）的底部都设置有压力传感器（16），所述压力传感器（16）的外部包裹有土工布。
5.根据权利要求1所述的一种土锚拉拔的试验装置，其特征在于：所述锚固体包括锚杆主体（9），所述锚杆主体（9）上沿其外壁焊接固定有多个连接杆（10），所述连接杆（10）的末端焊接有钢片（11），所述锚杆主体（9）整体放置于锚洞内部。
6.根据权利要求2所述的一种土锚拉拔的试验装置，其特征在于：所述带孔底板（1）、圆环板（4）和连接板（3）都采用钢板材料制成。
7.根据权利要求5所述的一种土锚拉拔的试验装置，其特征在于：所述锚杆主体（9）和连接杆（10）都采用钢筋材料制成。
8.采用权利要求1-7任意土锚拉拔的试验装置的试验方法，其特征在于，它包括以下步骤：
Step1：平整场地，清理场地上周围碎石及杂物；
Step2：在地面上采用手提式钻孔机人工钻孔，钻孔沿孔深方向与地面垂直打入土体，其中孔深和孔径按照设计要求确定；
Step3：制作锚固体，选取一根完整的粗细长度适中的钢筋作为锚杆主体（9），在钢筋与锚固体接触部分预留一个孔槽，然后在孔槽上划分五等分用记号笔做标记粘贴应变片；然后在锚杆主体（9）上选取三个点每个点的水平面上焊接二至三根连接杆（10），每根连接杆（10）顶端焊接一个钢片（11）；
Step4：将制作好的锚固体放入锚洞，并使得锚杆主体（9）处与锚洞中心并垂直于地面；
Step5：配制膨胀水泥浆灌入锚洞中，膨胀水泥浆加膨胀剂含量为10%~12%，膨胀水泥浆段长25~30cm，膨胀水泥浆灌浆完成后继续灌入配制添加有速凝剂的普通水泥净浆做封口处理；
Step6：待养护一段时间后，在锚洞上面盖上带孔底板（1），并将圆环板（4）通过连接板（3）与带孔底板（1）相连，并使中心孔（6）与锚洞中心一致；
Step7：在带孔底板（1）上位于支撑柱（14）的位置粘贴压力传感器（16），在压力传感器（16）上用土工布保护处理，然后在带孔底板（1）上安装承压台（13），再在承压台（13）上安装千斤顶（12）施加压力进行拉拔试验。
9.根据权利要求8所述土锚拉拔试验装置的试验方法，其特征在于，所述Step6中带孔底板（1）的制作方法为：选取一块尺寸和厚度适宜的钢板并在钢板中心加工一块尺寸大于锚固体的圆形钢板，然后在挖出来的圆形钢板的中心再挖出一个孔径和锚固体相同的圆形钢板，再挖出孔径小于锚固体尺寸，以及孔径和锚杆主体（9）尺寸一致的圆形钢板，圆环钢片与钢板的连接通过特制的三到四组连接板（3）固定相连。
10.根据权利要求8所述土锚拉拔试验装置的试验方法，其特征在于，所述Step6中带孔底板（1）的制作方法为：选取一块尺寸和厚度适宜的钢板在钢板中心挖出一块尺寸大于锚固体的圆形钢板，然后直接按照需要的孔径要求制作出外径和钢板孔径一样内径不同的钢片圆环，试验时直接根据需要的孔径安装上钢片圆环即可，钢片圆环与钢板的链接通过特制的三到四组连接板（3）固定相连。
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