CN110196225A - 一种岩石与喷射混凝土接触面粘结强度测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于岩石与喷射混凝土接触面粘结强度测试技术领域，具体公开一种岩石与喷射混凝土接触面粘结强度测试装置及测试方法。测试装置包括T形岩石、T形试模、连接组件。测试方法：（1）将T形试模固定在T形岩石上部；（2）混凝土喷射与成型；（3）测试装置安装；（4）拉拔试验；（5）记录加载过程中有效峰值；（6）重复上述步骤（1）‑（5）；（7）取多次有效峰值的平均值作为其最大拉力F；根据最大拉力F和接触面积S，计算岩石与喷射混凝土接触面粘结强度Q。本发明测试装置以及测试方法，操作过程中接触面无扰动、测量精度高，可用于室内又可在现场准确测试，可为地下支护结构的安全和质量评判提供可靠依据。

Description

一种岩石与喷射混凝土接触面粘结强度测试装置及测试方法

技术领域

本发明属于岩石与喷射混凝土接触面粘结强度测试技术领域，具体涉及一种岩石与喷射混凝土接触面粘结强度测试装置及测试方法。

背景技术

随着我国地下工程建设的快速发展，隧道开挖支护已成为保证隧道安全建设和运行的重要环节，尤其是岩壁与喷射混凝土之间接触面的粘结强度直接决定了隧道初期支护效果，进而对隧道和地下工程质量和安全可靠性产生重要影响。目前，针对岩石与喷射混凝土接触面粘结强度的测试装置在现场和室内使用过程中均存在一些弊端，亟需改进。因此，发明一种在现场和室内都可以准确测定岩石与喷射混凝土接触面粘结强度的测试装置，为隧道初期支护安全和质量评判提供切实可靠的依据显得尤为重要。

目前，针对岩石与喷射混凝土接触面粘结强度的测试装置主要以钻芯拉拔法和劈裂法为主。钻芯拉拔法主要应用于现场测试，因为钻芯过程对接触面会产生不可避免的扰动，尤其是在喷射混凝土之后的初期阶段，若扰动太大或粘结强度发展较慢，将会导致接触面直接断裂；针对钻芯过程中的扰动问题，有部分学者提出预埋构件的改进措施，但喷射过程中很难保证构件垂直，使得拉拔过程中易出现偏心受力；若采用将拉拔构件粘结于喷射混凝土表面，因为胶结材料硬化慢，在早期拉拔时极易出现混凝土与胶结材料界面先于喷射混凝土与岩石界面断裂现象，导致试验结果无效。劈裂法主要应用于室内试验研究，该方法虽然避免了对试样接触界面的扰动，但是，当选用自然破裂岩石面作为接触面时，无法保证劈裂破坏发生在喷射混凝土与岩石界面处，易出现破坏曲线并不是二者的接触薄弱面现象；即使选用平整度一致的岩石界面，在采用劈裂法加载时，也很难保证施加的纵向载荷刚好位于二者界面处，试验受人为因素影响较大；此外，由于岩石自然断裂面粗糙不平，劈裂破坏过程中会产生混凝土与岩石剪切破坏，从而导致试验结果偏大。

发明内容

为克服现有技术中存在的不足之处，本发明的目的旨在提供一种岩石与喷射混凝土接触面粘结强度测试装置及测试方法，该装置及测试方法在测试时对岩石与喷射混凝土的接触面无扰动、测量精度高，可用于室内又可在现场准确测试，为隧道的安全和质量评判提供可靠依据。

为实现上述目的，本发明提供了两种技术方案，一种用于室内测试，另外一种用于现场测试，具体为：

第一种，室内测试装置以及测试方法：

室内测试装置：包括T形岩石、T形试模、两个连接组件；T形岩石与T形试模的形状相同；所述T形岩石为在基岩上提前切割而成，并与基岩脱离；

所述T形岩石由第一实心柱体和第二实心柱体一体成型，并且第一实心柱体粗、第二实心柱体细，第二实心柱体位于第一实心柱体顶部，第一实心柱体和第二实心柱体的中心线在同一条直线上；

所述T形试模包括第一中空柱体和第二中空柱体，并且第一中空柱体粗、第二中空柱体细，第一中空柱体位于第二中空柱体顶部，第一中空柱体和第二中空柱体的中心线在同一条直线上，第一中空柱体的内腔尺寸与第一实心柱体的侧面外轮廓尺寸相同，第二中空柱体的内腔尺寸与第二实心柱体的侧面外轮廓尺寸相同，第二中空柱体的高度为第二实心柱体的高度的2倍；第一中空柱体由第一模块拼接而成，两个第一模块各自在其两端设有相对应的第一连接耳，第一连接耳上开设有相对应的第一螺栓孔，相对应的两个第一螺栓孔内穿设有第一螺栓并用第一螺母固定；第二中空柱体由第二模块拼接而成，两个第二模块的顶部向外延伸有上高下低的两层台阶状边沿，两层台阶状边沿的尺寸保证第一中空柱体正好放置在其下层台阶上；两个第二模块各自在其两端设有相对应的第二连接耳，第二连接耳上开设有相对应的第二螺栓孔，相对应的两个第二螺栓孔内穿设有第二螺栓并用第二螺母固定；

所述每个连接组件包括一个球铰拉杆、一个压板和一个拉板；所述球铰拉杆包括连接杆，连接杆一端一体成型有半球形连接头、另一端螺纹连接有第三螺母；所述压板由两个对半剖分的板块拼接而成并且压板中间设有孔洞，压板中间的孔洞大小与第二实心柱体的侧面外轮廓尺寸相适配，压板的两个板块在其两侧端以及底端各开设有第四螺栓孔；所述拉板为圆形板，拉板的中心开设有与球铰拉杆的半球形连接头相适配的半球形孔洞，拉板上在半球形孔洞的周围位置开设有与压板相对应的第四螺栓孔；球铰拉杆穿设在拉板的半球形孔洞内并且半球形连接头位于半球形孔洞内，拉板与压板对应的第四螺栓孔内穿设有第四螺栓并用第四螺母固定。

利用上述室内测试装置进行的室内测试方法，步骤如下：

（1）将T形试模固定在T形岩石上部：首先拆卸第一螺栓以及第一螺母、第二螺栓以及第二螺母；然后保证T形岩石在下、T形试模在上，将T形试模的第二中空柱体向下套设在T形岩石上；最后紧固第一螺栓以及第一螺母、第二螺栓以及第二螺母，将T形试模固定在T形岩石上部；

（2）混凝土喷射与成型：在T形试模内壁均匀涂抹黄油，然后向T形试模内腔中喷射混凝土，待混凝土养护成型后，拆卸第一螺栓以及第一螺母、第二螺栓以及第二螺母，将T形试模从T形岩石上取下，得到“工”字型对称试样；

（3）测试装置安装：首先拆卸第四螺栓以及第四螺母，然后将两个连接组件中的两个压板分别置于“工”字型对称试样的竖直段上下两端，将两个拉板分别置于“工”字型对称试样的横向两端的外平面上并且半球形孔洞端朝向“工”字型对称试样，最后紧固第四螺栓以及第四螺母；最后检查拉板、压板和“工”字型对称试样的水平与垂直度，如有倾斜，通过球铰拉杆，或者第四螺栓以及第四螺母分别调整；

（4）拉拔试验：万能力学试验机通过夹持两端球铰拉杆施加拉力，直至试样破坏；

（5）记录加载过程中有效峰值；

（6）重复上述步骤（1）-（5）；

（7）取多次有效峰值的平均值作为其最大拉力F；根据最大拉力F和接触面积S，计算岩石与喷射混凝土接触面粘结强度Q，如下式所示：

。

第二种，现场测试装置以及测试方法：

现场测试装置：包括T形岩石、T形试模、一个连接组件、三角支架；T形岩石与T形试模的形状相同；所述T形岩石为在基岩上切割而成，并与基岩为一体；

所述T形岩石由第一实心柱体和第二实心柱体一体成型，并且第一实心柱体粗、第二实心柱体细，第一实心柱体位于基岩顶部，第二实心柱体位于第一实心柱体顶部，第一实心柱体和第二实心柱体的中心线在同一条直线上；

所述T形试模包括第一中空柱体和第二中空柱体，并且第一中空柱体粗、第二中空柱体细，第一中空柱体位于第二中空柱体顶部，第一中空柱体和第二中空柱体的中心线在同一条直线上，第一中空柱体的内腔尺寸与第一实心柱体的侧面外轮廓尺寸相同，第二中空柱体的内腔尺寸与第二实心柱体的侧面外轮廓尺寸相同，第二中空柱体的高度为第二实心柱体的高度的2倍；第一中空柱体由第一模块拼接而成，两个第一模块各自在其两端设有相对应的第一连接耳，第一连接耳上开设有相对应的第一螺栓孔，相对应的两个第一螺栓孔内穿设有第一螺栓并用第一螺母固定；第二中空柱体由第二模块拼接而成，两个第二模块的顶部向外延伸有上高下低的两层台阶状边沿，两层台阶状边沿的尺寸保证第一中空柱体正好放置在其下层台阶上；两个第二模块各自在其两端设有相对应的第二连接耳，第二连接耳上开设有相对应的第二螺栓孔，相对应的两个第二螺栓孔内穿设有第二螺栓并用第二螺母固定；

所述连接组件包括一个球铰拉杆、一个压板和一个拉板；所述球铰拉杆包括连接杆，连接杆一端一体成型有半球形连接头、另一端螺纹连接有第三螺母；所述压板由两个对半剖分的板块拼接而成并且压板中间设有孔洞，压板中间的孔洞大小与第二实心柱体的侧面外轮廓尺寸相适配，压板的两个板块在其两侧端以及底端各开设有第四螺栓孔；所述拉板为圆形板，拉板的中心开设有与球铰拉杆的半球形连接头相适配的半球形孔洞，拉板上在半球形孔洞的周围位置开设有与压板相对应的第四螺栓孔；球铰拉杆穿设在拉板的半球形孔洞内并且半球形连接头位于半球形孔洞内，拉板与压板对应的第四螺栓孔内穿设有第四螺栓并用第四螺母固定。

利用上述现场测试装置进行的现场测试方法，测试步骤如下：

（1）将T形试模固定在T形岩石上部：首先拆卸第一螺栓以及第一螺母、第二螺栓以及第二螺母；然后保证T形岩石在下、T形试模在上，将T形试模的第二中空柱体向下套设在T形岩石上；最后紧固第一螺栓以及第一螺母、第二螺栓以及第二螺母，将T形试模固定在T形岩石上部；

（2）混凝土喷射与成型：在T形试模内壁均匀涂抹黄油，然后向T形试模内腔中喷射混凝土，待混凝土养护成型后，拆卸第一螺栓以及第一螺母、第二螺栓以及第二螺母，将T形试模从T形岩石上取下，得到“工”字型对称试样；

（3）测试装置安装：首先拆卸第四螺栓以及第四螺母；然后将连接组件中的压板置于“工”字型对称试样的竖直段上端，将拉板置于“工”字型对称试样的上方横向端的外平面上并且半球形孔洞端朝向“工”字型对称试样；接着紧固第四螺栓以及第四螺母，检查拉板、压板和“工”字型对称试样的水平与垂直度，如有倾斜，通过球铰拉杆，或者第四螺栓以及第四螺母分别调整；最后将三角支架固定在T形岩石周围的基岩上，

（4）拉拔试验：将拉力千斤顶固定在三角支架的顶部，通过球铰拉杆施加拉力，直至试样破坏；

（5）记录加载过程中有效峰值；

（6）重复上述步骤（1）-（5）；

（7）取多次有效峰值的平均值作为其最大拉力F；根据最大拉力F和接触面积S，计算岩石与喷射混凝土接触面粘结强度Q，如下式所示：

。

进一步地，在上述室内测试装置和现场测试装置中，T形岩石、T形试模、压板有两种优选形状，第一种：所述第一实心柱体为第一实心正四棱柱，所述第二实心柱体为第二实心正四棱柱；所述第一中空柱体为第一中空正四棱柱，所述第二中空柱体为第二中空正四棱柱；所述第一模块和第二模块的横截面为L形；所述压板为方形，压板中间的孔洞亦为方形；第二种：所述第一实心柱体为第一实心圆柱，所述第二实心柱体为第二实心圆柱；所述第一中空柱体为第一中空圆柱，所述第二中空柱体为第二中空圆柱；所述第一模块和第二模块的横截面为半圆形；所述压板为圆形，压板中间的孔洞亦为圆形。

进一步地，在上述室内测试方法和现场测试方法中，“工”字型对称试样上在T形岩石与喷射混凝土的接触面处优选设置有应变片或位移计或裂缝变形计，应变片或位移计或裂缝变形计再连接计算机。

有益效果：

（1）岩石与喷射混凝土的接触面无扰动：通过提前切割T形岩石，并喷射与之相应的T形试模，之后仅需通过拧去相应的螺栓、螺母即可拆模，得到“工”字型试样，克服了钻芯拉拔法中的钻芯扰动、预埋拉拔构件在植入时难以保证垂直度、胶结材料粘结拉拔构件强度发展慢、劈裂法受试样平整度和人为因素影响大的缺点；

（2）测量精度高：通过“工”字型对称试样和球铰连接方式，避免了垂直受力不平衡和水平剪切受力；此外，在接触面处也可通过应变片或位移计或裂缝变形计进行变形监测分析，实现接触面受力破坏理论分析与研究。

附图说明

图1：实施例1和实施例2中T形试模的分解结构示意图；

图2：实施例1和实施例2中T形试模与T形岩石的分解结构示意图；

图3：实施例1和实施例2中球铰拉杆与拉板的分解结构示意图；

图4：实施例1和实施例2中压板的分解结构示意图；

图5：实施例1和实施例2中“工”字型对称试样的结构示意图；

图6：实施例1中室内测试装置安装分解结构示意图；

图7：实施例1中室内测试装置的结构示意图；

图8：实施例2中现场测试装置的结构示意图；

图9：实施例3和实施例4中T形试模的分解结构示意图；

图10：实施例3和实施例4中T形试模与T形岩石的分解结构示意图；

图11：实施例3和实施例4中压板的分解结构示意图；

图12：实施例3和实施例4中“工”字型对称试样的结构示意图；

图13：实施例3中室内测试装置安装分解结构示意图；

图14：实施例3中室内测试装置的结构示意图；

图15：实施例4中现场测试装置的结构示意图；

其中：1-T形岩石，11-第一实心柱体，12-第二实心柱体；2-T形试模，21-第一中空柱体，211-第一模块，212-第一连接耳，213-第一螺栓孔，214-第一螺栓，215-第一螺母，22-第二中空柱体，221-第二模块，222-第二连接耳，223-第二螺栓孔，224-第二螺栓，225-第二螺母；3-球铰拉杆，31-连接杆，32-半球形连接头，33-第三螺母；4-压板，41-板块，42-第四螺栓孔，43-第四螺栓，44-第四螺母；5-拉板，51-半球形孔洞；6-三角支架，7-基岩；8-拉力千斤顶，9-“工”字型对称试样。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细、清楚地描述，但本发明的保护范围并不局限于此。

实施例1--室内测试装置以及测试方法

如图1-4所示，一种岩石与喷射混凝土接触面粘结强度室内测试装置：包括T形岩石1、T形试模2、两个连接组件；T形岩石1与T形试模2的形状相同；所述T形岩石1为在基岩7上提前切割而成，并与基岩7脱离；

所述T形岩石1由第一实心柱体11和第二实心柱体12一体成型，第一实心柱体11为第一实心正四棱柱，第二实心柱体12为第二实心正四棱柱并且第一实心柱体11粗、第二实心柱体12细；第二实心柱体12位于第一实心柱体11顶部，第一实心柱体11和第二实心柱体12的中心线在同一条直线上；

所述T形试模2包括第一中空柱体21和第二中空柱体22，第一中空柱体21为第一中空正四棱柱，第二中空柱体22为第二中空正四棱柱，并且第一中空柱体21粗、第二中空柱体22细，第一中空柱体21位于第二中空柱体22顶部，第一中空柱体21和第二中空柱体22的中心线在同一条直线上，第一中空柱体21的内腔尺寸与第一实心柱体11的侧面外轮廓尺寸相同，第二中空柱体22的内腔尺寸与第二实心柱体12的侧面外轮廓尺寸相同，第二中空柱体22的高度为第二实心柱体12的高度的2倍；第一中空柱体21由两个横截面为L形的第一模块211拼接而成，两个第一模块211各自在其两端设有相对应的第一连接耳212，第一连接耳212上开设有相对应的第一螺栓孔213，相对应的两个第一螺栓孔213内穿设有第一螺栓214并用第一螺母215固定；第二中空柱体22由两个横截面为L形的第二模块221拼接而成，两个第二模块221的顶部向外延伸有上高下低的两层台阶状边沿，两层台阶状边沿的尺寸保证第一中空柱体21正好放置在其下层台阶上；两个第二模块221各自在其两端设有相对应的第二连接耳222，第二连接耳222上开设有相对应的第二螺栓孔223，相对应的两个第二螺栓孔223内穿设有第二螺栓224并用第二螺母225固定；

所述每个连接组件包括一个球铰拉杆3、一个压板4和一个拉板5；所述球铰拉杆3包括连接杆31，连接杆31一端一体成型有半球形连接头32、另一端螺纹连接有第三螺母33；所述压板4由两个对半剖分的板块41拼接而成的方形板并且压板4中间设有方形孔洞，压板4中间的孔洞大小与第二实心柱体12的侧面外轮廓尺寸相适配，板块41在其两侧边以及底边各开设有第四螺栓孔42；所述拉板5为圆形板，拉板5的中心开设有与球铰拉杆3的半球形连接头32相适配的半球形孔洞51，拉板5上在半球形孔洞51的周围位置开设有与压板4相对应的第四螺栓孔42；球铰拉杆3穿设在拉板5的半球形孔洞51内并且半球形连接头32位于半球形孔洞51内，拉板5与压板4对应的第四螺栓孔42内穿设有第四螺栓43并用第四螺母44固定。

利用上述室内测试装置进行的室内测试方法，步骤如下：

（1）将T形试模2固定在T形岩石1上部：首先拆卸第一螺栓214以及第一螺母215、第二螺栓224以及第二螺母225；然后保证T形岩石1在下、T形试模2在上，将T形试模2的第二中空柱体22向下套设在T形岩石1上；最后紧固第一螺栓214以及第一螺母215、第二螺栓224以及第二螺母225，将T形试模2固定在T形岩石1上部；

（2）混凝土喷射与成型：在T形试模2内壁均匀涂抹黄油，然后向T形试模2内腔中喷射混凝土，待混凝土养护成型后，拆卸第一螺栓214以及第一螺母215、第二螺栓224以及第二螺母225，将T形试模2从T形岩石1上取下，得到“工”字型对称试样9，如图5所示；

（3）测试装置安装：如图6-7所示，首先拆卸第四螺栓43以及第四螺母44，然后将两个连接组件中的两个压板4分别置于“工”字型对称试样9的竖直段上下两端，将两个拉板5分别置于“工”字型对称试样9的横向两端的外平面上并且半球形孔洞51端朝向“工”字型对称试样，最后紧固第四螺栓43以及第四螺母44；最后检查拉板5、压板4和“工”字型对称试样9的水平与垂直度，如有倾斜，通过球铰拉杆3，或者第四螺栓43以及第四螺母44分别调整；

（4）拉拔试验：万能力学试验机通过夹持两端球铰拉杆3施加拉力，直至试样破坏；

（5）记录加载过程中有效峰值；

（6）重复上述步骤（1）-（5）；

（7）取多次有效峰值的平均值作为其最大拉力F；根据最大拉力F和接触面积S，计算岩石与喷射混凝土接触面粘结强度Q，如下式所示：

。

实施例2--现场测试装置以及测试方法：

如图1-4所示，一种岩石与喷射混凝土接触面粘结强度现场测试装置：包括T形岩石1、T形试模2、一个连接组件、三角支架6；T形岩石1与T形试模2的形状相同；所述T形岩石1为在基岩7上切割而成，并与基岩7为一体；

所述T形岩石1由第一实心柱体11和第二实心柱体12一体成型，第一实心柱体11为第一实心正四棱柱，第二实心柱体12为第二实心正四棱柱并且第一实心柱体11粗、第二实心柱体12细；第一实心柱体11位于基岩7顶部，第二实心柱体12位于第一实心柱体11顶部，第一实心柱体11和第二实心柱体12的中心线在同一条直线上；

所述T形试模2包括第一中空柱体21和第二中空柱体22，第一中空柱体21为第一中空正四棱柱，第二中空柱体22为第二中空正四棱柱，并且第一中空柱体21粗、第二中空柱体22细，第一中空柱体21位于第二中空柱体22顶部，第一中空柱体21和第二中空柱体22的中心线在同一条直线上，第一中空柱体21的内腔尺寸与第一实心柱体11的侧面外轮廓尺寸相同，第二中空柱体22的内腔尺寸与第二实心柱体12的侧面外轮廓尺寸相同，第二中空柱体22的高度为第二实心柱体12的高度的2倍；第一中空柱体21由两个横截面为L形的第一模块211拼接而成，两个第一模块211各自在其两端设有相对应的第一连接耳212，第一连接耳212上开设有相对应的第一螺栓孔213，相对应的两个第一螺栓孔213内穿设有第一螺栓214并用第一螺母215固定；第二中空柱体22由两个横截面为L形的第二模块221拼接而成，两个第二模块221的顶部向外延伸有上高下低的两层台阶状边沿，两层台阶状边沿的尺寸保证第一中空柱体21正好放置在其下层台阶上；两个第二模块221各自在其两端设有相对应的第二连接耳222，第二连接耳222上开设有相对应的第二螺栓孔223，相对应的两个第二螺栓孔223内穿设有第二螺栓224并用第二螺母225固定；

所述连接组件包括一个球铰拉杆3、一个压板4和一个拉板5；所述球铰拉杆3包括连接杆31，连接杆31一端一体成型有半球形连接头32、另一端螺纹连接有第三螺母33；所述压板4由两个对半剖分的板块41拼接而成的方形板并且压板4中间设有方形孔洞，压板4中间的孔洞大小与第二实心柱体12的侧面外轮廓尺寸相适配，板块41在其两侧边以及底边各开设有第四螺栓孔42；所述拉板5为圆形板，拉板5的中心开设有与球铰拉杆3的半球形连接头32相适配的半球形孔洞51，拉板5上在半球形孔洞51的周围位置开设有与压板4相对应的第四螺栓孔42；球铰拉杆3穿设在拉板5的半球形孔洞51内并且半球形连接头32位于半球形孔洞51内，拉板5与压板4对应的第四螺栓孔42内穿设有第四螺栓43并用第四螺母44固定。

利用上述现场测试装置进行的现场测试方法，测试步骤如下：

（1）将T形试模2固定在T形岩石1上部：首先拆卸第一螺栓214以及第一螺母215、第二螺栓224以及第二螺母225；然后保证T形岩石1在下、T形试模2在上，将T形试模2的第二中空柱体22向下套设在T形岩石1上；最后紧固第一螺栓214以及第一螺母215、第二螺栓224以及第二螺母225，将T形试模2固定在T形岩石1上部；

（2）混凝土喷射与成型：在T形试模2内壁均匀涂抹黄油，然后向T形试模2内腔中喷射混凝土，待混凝土养护成型后，拆卸第一螺栓214以及第一螺母215、第二螺栓224以及第二螺母225，将T形试模2从T形岩石1上取下，得到“工”字型对称试样9，如图5所示；

（3）测试装置安装：如图8所示，首先拆卸第四螺栓43以及第四螺母44；然后将连接组件中的压板4置于“工”字型对称试样9的竖直段上端，将拉板5置于“工”字型对称试样9的上方横向端的外平面上并且半球形孔洞端51朝向“工”字型对称试样9；接着紧固第四螺栓43以及第四螺母44，检查拉板5、压板4和“工”字型对称试样9的水平与垂直度，如有倾斜，通过球铰拉杆3，或者第四螺栓43以及第四螺母44分别调整；最后将三角支架6固定在T形岩石1周围的基岩7上；

（4）拉拔试验：将拉力千斤顶8固定在三角支架6的顶部，通过球铰拉杆3施加拉力，直至试样破坏；

（5）记录加载过程中有效峰值；

（6）重复上述步骤（1）-（5）；

（7）取多次有效峰值的平均值作为其最大拉力F；根据最大拉力F和接触面积S，计算岩石与喷射混凝土接触面粘结强度Q，如下式所示：

。

实施例3--室内测试装置以及测试方法

室内测试装置与实施例1的不同之处在于：如图9-11所示，所述第一实心柱体11为第一实心圆柱，所述第二实心柱体12为第二实心圆柱；所述第一中空柱体21为第一中空圆柱，所述第二中空柱体22为第二中空圆柱；所述第一模块211和第二模块221的横截面为半圆形；所述压板4为圆形，压板4中间的孔洞亦为圆形；其它均同实施例1。

室内测试方法与实施例1的不同之处在于：“工”字型对称试样9如图12所示，室内测试装置安装如图13-14所示；其它均同实施例1。

实施例4--现场测试装置以及测试方法

现场测试装置与实施例2的不同之处在于：如图9-11所示，所述第一实心柱体11为第一实心圆柱，所述第二实心柱体12为第二实心圆柱；所述第一中空柱体21为第一中空圆柱，所述第二中空柱体22为第二中空圆柱；所述第一模块211和第二模块221的横截面为半圆形；所述压板4为圆形，压板4中间的孔洞亦为圆形；其它均同实施例2。

现场测试方法与实施例2的不同之处在于：“工”字型对称试样9如图12所示，现场测试装置安装如图15所示；其它均同实施例2。

Claims (10)

1.一种岩石与喷射混凝土接触面粘结强度测试装置，其特征在于：包括T形岩石、T形试模、两个连接组件；T形岩石与T形试模的形状相同；所述T形岩石为在基岩上提前切割而成，并与基岩脱离；

所述T形岩石由第一实心柱体和第二实心柱体一体成型，并且第一实心柱体粗、第二实心柱体细，第二实心柱体位于第一实心柱体顶部，第一实心柱体和第二实心柱体的中心线在同一条直线上；

所述T形试模包括第一中空柱体和第二中空柱体，并且第一中空柱体粗、第二中空柱体细，第一中空柱体位于第二中空柱体顶部，第一中空柱体和第二中空柱体的中心线在同一条直线上，第一中空柱体的内腔尺寸与第一实心柱体的侧面外轮廓尺寸相同，第二中空柱体的内腔尺寸与第二实心柱体的侧面外轮廓尺寸相同，第二中空柱体的高度为第二实心柱体的高度的2倍；第一中空柱体由第一模块拼接而成，两个第一模块各自在其两端设有相对应的第一连接耳，第一连接耳上开设有相对应的第一螺栓孔，相对应的两个第一螺栓孔内穿设有第一螺栓并用第一螺母固定；第二中空柱体由第二模块拼接而成，两个第二模块的顶部向外延伸有上高下低的两层台阶状边沿，两层台阶状边沿的尺寸保证第一中空柱体正好放置在其下层台阶上；两个第二模块各自在其两端设有相对应的第二连接耳，第二连接耳上开设有相对应的第二螺栓孔，相对应的两个第二螺栓孔内穿设有第二螺栓并用第二螺母固定；

所述每个连接组件包括一个球铰拉杆、一个压板和一个拉板；所述球铰拉杆包括连接杆，连接杆一端一体成型有半球形连接头、另一端螺纹连接有第三螺母；所述压板由两个对半剖分的板块拼接而成并且压板中间设有孔洞，压板中间的孔洞大小与第二实心柱体的侧面外轮廓尺寸相适配，压板的两个板块在其两侧端以及底端各开设有第四螺栓孔；所述拉板为圆形板，拉板的中心开设有与球铰拉杆的半球形连接头相适配的半球形孔洞，拉板上在半球形孔洞的周围位置开设有与压板相对应的第四螺栓孔；球铰拉杆穿设在拉板的半球形孔洞内并且半球形连接头位于半球形孔洞内，拉板与压板对应的第四螺栓孔内穿设有第四螺栓并用第四螺母固定。

2.如权利要求1所述的岩石与喷射混凝土接触面粘结强度测试装置，其特征在于：所述第一实心柱体为第一实心正四棱柱，所述第二实心柱体为第二实心正四棱柱；所述第一中空柱体为第一中空正四棱柱，所述第二中空柱体为第二中空正四棱柱；所述第一模块和第二模块的横截面为L形；所述压板为方形，压板中间的孔洞亦为方形。

3.如权利要求1所述的岩石与喷射混凝土接触面粘结强度测试装置，其特征在于：所述第一实心柱体为第一实心圆柱，所述第二实心柱体为第二实心圆柱；所述第一中空柱体为第一中空圆柱，所述第二中空柱体为第二中空圆柱；所述第一模块和第二模块的横截面为半圆形；所述压板为圆形，压板中间的孔洞亦为圆形。

4.一种利用如权利要求1~3任一所述岩石与喷射混凝土接触面粘结强度测试装置的测试方法，其特征在于，测试步骤如下：

（1）将T形试模固定在T形岩石上部：首先拆卸第一螺栓以及第一螺母、第二螺栓以及第二螺母；然后保证T形岩石在下、T形试模在上，将T形试模的第二中空柱体向下套设在T形岩石上；最后紧固第一螺栓以及第一螺母、第二螺栓以及第二螺母，将T形试模固定在T形岩石上部；

（2）混凝土喷射与成型：在T形试模内壁均匀涂抹黄油，然后向T形试模内腔中喷射混凝土，待混凝土养护成型后，拆卸第一螺栓以及第一螺母、第二螺栓以及第二螺母，将T形试模从T形岩石上取下，得到“工”字型对称试样；

（3）测试装置安装：首先拆卸第四螺栓以及第四螺母，然后将两个连接组件中的两个压板分别置于“工”字型对称试样的竖直段上下两端，将两个拉板分别置于“工”字型对称试样的横向两端的外平面上并且半球形孔洞端朝向“工”字型对称试样，最后紧固第四螺栓以及第四螺母；最后检查拉板、压板和“工”字型对称试样的水平与垂直度，如有倾斜，通过球铰拉杆，或者第四螺栓以及第四螺母分别调整；

（4）拉拔试验：万能力学试验机通过夹持两端球铰拉杆施加拉力，直至试样破坏；

（5）记录加载过程中有效峰值；

（6）重复上述步骤（1）-（5）；

（7）取多次有效峰值的平均值作为其最大拉力F；根据最大拉力F和接触面积S，计算岩石与喷射混凝土接触面粘结强度Q，如下式所示：

。

5.如权利要求4所述的测试方法，其特征在于：“工”字型对称试样上在T形岩石与喷射混凝土的接触面处设置应变片或位移计或裂缝变形计，应变片或位移计或裂缝变形计再连接计算机。

6.一种岩石与喷射混凝土接触面粘结强度测试装置，其特征在于：包括T形岩石、T形试模、一个连接组件、三角支架；T形岩石与T形试模的形状相同；所述T形岩石为在基岩上切割而成，并与基岩为一体；

所述T形岩石由第一实心柱体和第二实心柱体一体成型，并且第一实心柱体粗、第二实心柱体细，第一实心柱体位于基岩顶部，第二实心柱体位于第一实心柱体顶部，第一实心柱体和第二实心柱体的中心线在同一条直线上；

所述T形试模包括第一中空柱体和第二中空柱体，并且第一中空柱体粗、第二中空柱体细，第一中空柱体位于第二中空柱体顶部，第一中空柱体和第二中空柱体的中心线在同一条直线上，第一中空柱体的内腔尺寸与第一实心柱体的侧面外轮廓尺寸相同，第二中空柱体的内腔尺寸与第二实心柱体的侧面外轮廓尺寸相同，第二中空柱体的高度为第二实心柱体的高度的2倍；第一中空柱体由第一模块拼接而成，两个第一模块各自在其两端设有相对应的第一连接耳，第一连接耳上开设有相对应的第一螺栓孔，相对应的两个第一螺栓孔内穿设有第一螺栓并用第一螺母固定；第二中空柱体由第二模块拼接而成，两个第二模块的顶部向外延伸有上高下低的两层台阶状边沿，两层台阶状边沿的尺寸保证第一中空柱体正好放置在其下层台阶上；两个第二模块各自在其两端设有相对应的第二连接耳，第二连接耳上开设有相对应的第二螺栓孔，相对应的两个第二螺栓孔内穿设有第二螺栓并用第二螺母固定；

所述连接组件包括一个球铰拉杆、一个压板和一个拉板；所述球铰拉杆包括连接杆，连接杆一端一体成型有半球形连接头、另一端螺纹连接有第三螺母；所述压板由两个对半剖分的板块拼接而成并且压板中间设有孔洞，压板中间的孔洞大小与第二实心柱体的侧面外轮廓尺寸相适配，压板的两个板块在其两侧端以及底端各开设有第四螺栓孔；所述拉板为圆形板，拉板的中心开设有与球铰拉杆的半球形连接头相适配的半球形孔洞，拉板上在半球形孔洞的周围位置开设有与压板相对应的第四螺栓孔；球铰拉杆穿设在拉板的半球形孔洞内并且半球形连接头位于半球形孔洞内，拉板与压板对应的第四螺栓孔内穿设有第四螺栓并用第四螺母固定。

7.如权利要求6所述的岩石与喷射混凝土接触面粘结强度测试装置，其特征在于：所述第一实心柱体为第一实心正四棱柱，所述第二实心柱体为第二实心正四棱柱；所述第一中空柱体为第一中空正四棱柱，所述第二中空柱体为第二中空正四棱柱；所述第一模块和第二模块的横截面为L形；所述压板为方形，压板中间的孔洞亦为方形。

8.如权利要求6所述的岩石与喷射混凝土接触面粘结强度测试装置，其特征在于：所述第一实心柱体为第一实心圆柱，所述第二实心柱体为第二实心圆柱；所述第一中空柱体为第一中空圆柱，所述第二中空柱体为第二中空圆柱；所述第一模块和第二模块的横截面为半圆形；所述压板为圆形，压板中间的孔洞亦为圆形。

9.一种利用如权利要求6~8任一所述岩石与喷射混凝土接触面粘结强度测试装置的测试方法，其特征在于，测试步骤如下：

（1）将T形试模固定在T形岩石上部：首先拆卸第一螺栓以及第一螺母、第二螺栓以及第二螺母；然后保证T形岩石在下、T形试模在上，将T形试模的第二中空柱体向下套设在T形岩石上；最后紧固第一螺栓以及第一螺母、第二螺栓以及第二螺母，将T形试模固定在T形岩石上部；

（2）混凝土喷射与成型：在T形试模内壁均匀涂抹黄油，然后向T形试模内腔中喷射混凝土，待混凝土养护成型后，拆卸第一螺栓以及第一螺母、第二螺栓以及第二螺母，将T形试模从T形岩石上取下，得到“工”字型对称试样；

（3）测试装置安装：首先拆卸第四螺栓以及第四螺母；然后将连接组件中的压板置于“工”字型对称试样的竖直段上端，将拉板置于“工”字型对称试样的上方横向端的外平面上并且半球形孔洞端朝向“工”字型对称试样；接着紧固第四螺栓以及第四螺母，检查拉板、压板和“工”字型对称试样的水平与垂直度，如有倾斜，通过球铰拉杆，或者第四螺栓以及第四螺母分别调整；最后将三角支架固定在T形岩石周围的基岩上，

（4）拉拔试验：将拉力千斤顶固定在三角支架的顶部，通过球铰拉杆施加拉力，直至试样破坏；

（5）记录加载过程中有效峰值；

（6）重复上述步骤（1）-（5）；

（7）取多次有效峰值的平均值作为其最大拉力F；根据最大拉力F和接触面积S，计算岩石与喷射混凝土接触面粘结强度Q，如下式所示：

。

10.如权利要求9所述的测试方法，其特征在于：“工”字型对称试样上在T形岩石与喷射混凝土的接触面处设置应变片或位移计或裂缝变形计，应变片或位移计或裂缝变形计再连接计算机。