CN110344453A - 水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验装置及方法 - Google Patents

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CN110344453A
CN110344453A CN201910693173.9A CN201910693173A CN110344453A CN 110344453 A CN110344453 A CN 110344453A CN 201910693173 A CN201910693173 A CN 201910693173A CN 110344453 A CN110344453 A CN 110344453A
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张思峰
熊斌
赵宁
杨栋
柴荣山
张光桥
刘敏
商淑杰
张永圣
胡文军
黄维
王延忠
冯兴广
刘长瑞
吕立瑞
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Shandong Huajian Engineering Testing Co Ltd
Shandong Jianzhu University
Shandong Luqiao Group Co Ltd
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Shandong Huajian Engineering Testing Co Ltd
Shandong Jianzhu University
Shandong Luqiao Group Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验装置及方法,包括侧面开口的透明模型箱、加载装置和土压力监测装置,所述加载装置位于模型箱开口的一侧;所述模型箱与开口相邻的一侧面、紧贴箱体内壁设有压力型锚杆,锚杆杆体外侧顶端设有百分表;所述模型箱开口一侧设有挡板,所述挡板上设有用于杆体穿过的孔;所述加载装置包括可调节加载支架、可调节加载支架上的定滑轮、绕定滑轮的连接线,所述连接线一端连接锚杆,另一端连接用于盛放砝码的砝码盘;所述土压力监测装置按一定的排列方式分布于模型箱内的试验用砂石土中。本试验装置保证了不同埋深条件下的锚杆均可受水平荷载作用,此外本装置还可对多根锚杆同时进行水平张拉试验。

Description

水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验装置及方法
技术领域
本发明属于地下岩土工程技术领域,涉及一种模型试验装置和试验方法,具体涉及一种水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验装置及方法。
背景技术
岩土预应力锚固技术以其对岩土体扰动小、施工快、安全、经济等优点日益成为高边坡、大坝等岩土加固工程中的首选方法,并取得了巨大的经济效益和社会效益。按其内锚固段受力形式可分为拉力型锚杆和压力型锚杆,拉力型锚杆利用杆体与注浆体、注浆体与围岩体之间的界面剪应力来提供抗拔锚固力,因此仅适用于稳定岩层中,而压力型锚杆主要依靠位于锚杆末端的锚定板对其前部土体的压应力来提供抗拔承载力,受力机制更为合理,因此大多作为水平受力结构与挡土墙等构筑物配合用于土质填方边坡加固工程中,或作为竖向受力结构应用于地下建筑物的抗浮加固工程中。作为一种新型预应力锚固结构,压力型锚杆受力机理较为复杂,目前对其传力机制及工作特性的研究还处于起步阶段,缺乏合理的设计计算方法,尤其是设计中对于单根或多根锚杆极限承载力的确定、荷载作用下杆体周围土体压应力场及剪应变场的发展演化规律等方面还缺乏深入的理论及试验研究,而理论研究的匮乏也限制着该新型结构在岩土加固工程中的的推广应用。因此,压力型锚杆的承载特性问题已引起国内外工程界的广泛关注。
目前,对于压力型锚杆承载特性的研究方法主要采用数值模拟或现场足尺试验方式,无法直观地观测荷载作用下杆体周围土体的变形及发展规律,而土体的变形规律又与压力型锚杆的承载特性密切相关。申请号为201810309931.8的发明专利--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公开了对竖向荷载作用下压力分散型锚杆锚固机理的研究方法及装置,但其研究对象主要为承受竖向荷载的压力型锚杆,而目前路堤高边坡加固中所采用的压力型锚杆均为水平向受力,而锚杆水平向受力时所引起的土体应力场及位移场在杆体两侧为非对称分布,这与杆体竖向受力时所表现出来的以锚杆中心线为对称轴的对称型土体应力及位移场完全不同,也决定了两者的承载特性将存在巨大差异。另外,前述专利仅采用可视化模型试验方式分析观测面上的土体应力场,还不能形成立体的、空间化的土体压应力场分布形态。
发明内容
本发明通过提供一种水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验装置及试验方法,可方便地对不同埋深条件下承受水平荷载的单根或多根压力型锚杆的承载特性进行直观观测,并可通过埋设监测元件分析水平荷载作用下压力型锚杆周围土体压应力场的空间分布及变化规律。
为实现上述技术目的,本发明通过以下技术方案来实现:
水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验装置,包括侧面开口的透明模型箱、加载装置和土压力监测装置,所述加载装置位于模型箱开口的一侧;
所述模型箱与开口相邻的一侧面、紧贴箱体内壁设有至少一根压力型锚杆,所述压力型锚杆包括杆体和垂直杆体的锚定板,所述杆体平行于箱体底面;杆体顶端设有百分表;所述模型箱开口一侧设有挡板,所述挡板上设有用于杆体穿过的孔;
所述加载装置包括可调节加载支架、可调节加载支架上的定滑轮、绕定滑轮的连接线,所述连接线一端连接锚杆,另一端连接用于盛放砝码的砝码盘;
所述土压力监测装置分布于模型箱内的试验土体中。
所述土压力监测装置为土压力计,土压力计按照一定的排列方式分布。
多根锚杆之间通过加载条连接,连接线一端连接加载条,另一端连接用于盛放砝码的砝码盘;
所述压力型锚杆紧贴的侧面为与开口侧相邻的观测面。
优选的,所述模型箱底部外侧设有保护装置,所述保护装置包括一个长方形底板,底板上竖直连接有护板,所述长方形底板和竖直设立的护板组成容纳模型箱的空间,所述模型箱置于保护装置内;所述模型箱开口一侧与保护装置之间设有可拆卸挡板。
所述锚杆与定滑轮之间的连接线呈水平方向,定滑轮到砝码盘之间的连接线为竖直向下。
保护装置的底板进行了延长,底板外边缘与护板之间采用斜向支撑进行固定,试验前外延底板上放置重物,防止在较大力矩作用下装置产生倾覆。
优选的,所述可调节加载支架包括水平的固定台和固定台下方的可调节支腿,定滑轮固定安装在固定台上。
进一步优选的,所述可调节支腿为三条,三条支腿之间的夹角为120°。
进一步优选的,支腿与水平面的夹角为60°。
优选的,所述支腿包括上部结构和下部结构,所述下部结构为中空结构,上部结构嵌插入下部中空结构中。上部结构和下部结构上设有若干螺栓孔,上部结构和下部结构通过螺栓固定连接。通过调节上部结构和下部结构相对位置,可调节支腿的高度。
加载支架可调节高度,以实现不同埋深下的锚杆水平受力要求。拔出三条支腿上的固定螺栓,支腿的上部结构和下部结构可进行上下移动调整,达到所需的高度后再将螺栓插入预留的孔内即可固定。
所述支腿和固定台、固定台和定滑轮通过焊接方式连接在一起。
所述定滑轮和连接线在杆体所在的延长线上。
优选的,所述护板的横截面为直角形,位于模型箱竖直棱边的外侧。
优选的,所述护板数量为四个,模型箱为长方体形,护板位于模型箱体的外侧,起到稳固和保护作用。
优选的,所述压力型锚杆的锚定板为长方形。所述锚定板包括两个长方形板,两个长方形板位于杆体的同侧。
优选的,所述杆体顶端设有连接孔,连接孔通过连接线与加载装置连接。
优选的,所述百分表的底座连接在保护装置上,表头紧压在锚杆体顶端。百分表用于测量测量锚杆产生的位移,百分表测量杆与锚杆移动方向平行放置。锚杆受水平荷载时发生移动,移动方向即为荷载施加方向,百分表的测量杆与移动方向平行放置,可保证测量精确度。
数码相机设置在模型箱的主视面。数码相机放置在箱体外侧,令锚杆处于镜头中间,镜头高度与锚杆中轴线齐平,便于拍摄清晰的照片用于分析模型箱箱侧试验用砂石土的清晰图像。
进一步优选的,所述百分表的底座为万向型磁力表座,保护装置为铁质,表座吸附在铁质保护装置上。
优选的,所述土压力计的排布方式为:以杆体中轴线为对称轴,上、下对称分布。
进一步优选的,相对于杆体对称的两个土压力计为一组,所述土压力计共8组。
进一步优选的,所述土压力计在两个锚定板处布置第一、第二组,然后沿杆体轴向相同间隔布置第三、第四组,在上述4组土压力计所在的水平面上沿杆体径向间隔锚定板宽度处分别布置第5~8组土压力计。
优选的,所述土压力计与静态应变仪连接,监测锚杆受荷载条件下周围试验用砂石土的受力情况。本发明中压力型锚杆是按照相似原理制成的半模锚杆。相似原理指的是本试验中的锚杆是依据实际工程中的锚杆,按照一定的几何相似比、模量相似比来设计的、在尺寸、材料上略有不同,但受力机理完全相同的模型锚杆。
优选的,所述锚杆与模型箱体接触的一面贴有高温橡胶自粘带,高温橡胶自粘带的作用是防止试验用砂石土颗粒滑入锚杆与玻璃之间,然后将锚杆光滑的侧面紧贴在透明模型箱的主观测面。
优选的,所述挡板是一块独立可拆卸的矩形铁板,用来防止模型箱内的试验用砂石土向外渗漏。挡板与模型箱开口面等宽,高度为开口面高度的五分之四。
在挡板上留有多个水平排列的方孔,方孔大小与杆体尺寸相同,以方便对锚杆进行水平加载。预留的方孔中,最下方的方孔距离挡板下边缘的高度占整个挡板高度的三分之一,同理,最上方的方孔距离挡板上边缘的高度也为三分之一。为观察锚杆在玻璃箱内的受力运动情况,锚杆要紧贴玻璃箱壁,所以挡板就要在对应的位置进行开孔,方便锚杆端部露出一部分进行加载,方孔形状与杆体截面形状一致,保证锚杆恰好穿过。相邻方孔之间的间距大小与锚杆体的宽度一致。由于后期需要分析锚杆间距对其承载特性的影响规律,设置相邻方孔之间的间距相同,可以通过方孔的数目方便确定锚杆的间距,并能保证间距的准确度。无锚杆穿过的方孔可用橡皮塞堵住,防止漏砂,方孔需要穿过锚杆时可有选择的打开使用。
优选的,所述模型箱为玻璃箱体。
当锚杆为多根锚杆时,加载条连接多根锚杆的顶端,通过对加载条施加水平荷载,进行多根锚杆的拉拔试验。加载条由一薄的矩形铝板制成,自重较轻,其自重对试验产生的误差可以忽略不计。加载条上的开口与挡板上的方孔大小及位置一致。当多根锚杆穿过挡板上的方孔时,可以将加载条套在锚杆伸出的部分。施加荷载时,连接线对加载条施加荷载,从而保证多根锚杆同时受水平荷载作用。锚杆端部本身留有穿线的连接孔,锚杆穿过加载条后,将连接孔插入螺栓即可防止加载条受力滑出。
所述夯锤重2.0kg,用于试验用砂石土的分层夯实。
所述的压力型锚杆是按照相似原理制成的半模锚杆。
本发明中的模型箱的箱侧壁由四块有机玻璃组装而成,箱体呈长方体结构,进行试验时数码相机在箱体主观测面拍摄,且有机玻璃的连接处用防水胶进行密封。
优选的,所述的试验用砂石土采用在石灰岩碎石集料中添加中粗砂,其中颗粒直径小于2.00mm的占总质量的20%,2.00~4.75mm的占总质量的30%,4.75~9.50mm的占总质量的50%。
优选的,所述的加载装置连接线采用直径2.0mm的不锈钢钢丝绳,其最大承重150kg。
本发明还提供了水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验方法,包括以下步骤:
步骤一、建造可视化模型试验装置
将模型箱放进保护装置内,将挡板放入保护装置与玻璃箱之间的预留缝内,保证挡板与玻璃箱开口的一侧紧密贴合;
步骤二、分层填入试验用砂石土并埋置锚杆、土压力监测装置等
向模型箱内分层填入试验用砂石土,并用夯锤手动逐层夯实,以保证试验用砂石土在模型箱内的密实度;待填筑至设计高度时将压力型锚杆水平放入,杆体顶端对准挡板开口,并使端部穿过预留孔伸出一部分杆体,锚杆侧面和模型箱主视面的玻璃紧密接触;在预定位置埋设土压力计,并将土压力计导线依次引出模型箱;而后再分层填入试验用砂石土并逐层夯实,直至填土设计高度,最后整平试验用砂石土表面;在外延底板上放置重物,以保证试验装置的稳固;
步骤三、调试试验设备
将连接线绕过可调节加载支架上部的定滑轮,一端接至砝码盘,一端接至压力型锚杆端部的连接孔;如为两根或多根锚杆,则将连接线接至加载条;在模型箱的主视面架设数码相机,调整相机的位置及参数,使其焦平面与模型箱主视面平行且能拍摄到清晰的试验用砂石土图像;将百分表的表头压在压力型锚杆的顶端面;将土压力计导线依次连接至静态应变仪,并将静态应变仪连接至电脑完成调试;
步骤四、开始试验
通过在砝码盘添加砝码,对压力型锚杆进行分级加载,通过静态应变仪记录土压力计受力数据,用数码相机分别拍摄试验过程中各级荷载下箱侧试验用砂石土的图像,加载直至恒定水平荷载下位于压力型锚杆顶端的百分表数值持续增加;
步骤五、试验结果分析
试验加载结束后,通过分析土压力计数值得到分级荷载下锚杆周围土体压应力场;通过图像处理软件对试验过程中数码相机所拍摄的图像进行分析,得到不同荷载下杆周土体的位移场和剪应变场;通过百分表得到杆体的荷载-位移曲线。
对两根或多根锚杆进行水平加载时,需要通过加载条将两根或多根锚杆联结在一起,通过加载条水平受荷并将荷载传递给两根或多根锚杆,以保证两根或多根锚杆能够同时受水平荷载作用。
本发明的有益效果:
本试验装置及方法,不仅解决了水平荷载作用下压力型锚杆承载特性试验的不可视化问题,而且加载支架可以调节高度,保证了锚杆在不同埋深条件下均可承受水平荷载作用,此外还可以对多根锚杆同时进行拉拔试验。多根锚杆的拉拔试验中,锚杆间距能够精确调节,以适应多种工况下的试验模拟。土压力监测装置的埋设,可揭示不同分级荷载下的杆周土体压应力场的空间演化规律。
附图说明
图1为本发明的单锚杆试验装置主视图;
图2为本发明的单锚杆试验装置俯视图;
图3为本发明的模型箱保护装置结构示意图;
图4为本发明的双锚杆试验装置主视图;
图5是本发明的挡板结构示意图;
图6是本发明的加载条结构示意图;
图7是本发明的压力型锚杆结构示意图。
附图标记:
1、砝码盘,2、可调节加载支架,2a、上部结构,2b、下部结构,2c、调节螺栓,3、定滑轮,4、连接线,5、模型箱,6、护板,7、挡板,8、压力型锚杆,8a、杆体,8b、连接孔,8c、长方形锚定板,9、百分表,10、加载装置固定板,11、加载条,12、土压力计。
具体实施方式
实施例1
如图1~7所示,为本发明实施例的水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验装置,包括侧面开口的透明模型箱5和加载装置,所述加载装置位于模型箱5开口的一侧;
所述模型箱5底部外侧设有保护装置,所述保护装置包括一个长方形底板,底板上竖直连接有护板6,所述长方形底板和竖直设立的护板6组成容纳模型箱5的空间,所述模型箱5置于保护装置内;所述模型箱5开口一侧与保护装置之间设有可拆卸挡板7;
所述模型箱5一侧面、紧贴箱体内壁设有压力型锚杆,所述压力型锚杆包括杆体8a和垂直于杆体8a的锚定板,所述杆体8a平行于箱体底面;杆体8a顶端设有百分表9;所述挡板7上设有用于杆体8a穿过的孔;
所述加载装置包括可调节加载支架2、可调节加载支架2上的定滑轮3、绕定滑轮的连接线4,所述连接线4一端连接杆体8a顶端的连接孔或加载条,另一端连接砝码盘1;
所述模型箱5内设有若干土压力计12。
所述护板6与底板之间设有斜向加强筋。
所述杆体8a顶端到定滑轮之间的连接线为水平方向,定滑轮到砝码盘1之间的连接线为竖直向下。
保护装置的底板进行了延长,底板外边缘与护板之间采用斜向加强筋进行固定,试验前外延底板上放置重物,防止在较大力矩作用下装置产生倾覆。
所述可调节加载支架2包括水平的固定台和固定台下方的可调节支腿,定滑轮3固定安装在固定台上。所述可调节支腿为三条,三条支腿之间的夹角为120°。支腿与水平面的夹角为60°。所述支腿包括上部结构2a和下部结构2b,所述下部结构2b为中空结构,上部结构2a嵌插入下部中空结构中。上部结构2a和下部结构2b上设有若干螺栓孔,上部结构2a和下部结构2b通过螺栓固定连接。通过调节上部结构2a和下部结构2b相对位置,可调节支腿的高度。加载支架可调节高度,以实现不同埋深下的锚杆水平受力要求。拔出三条支腿上的固定螺栓,支腿的上部结构2a和下部结构2b可进行上下移动调整,达到所需的高度后再将螺栓插入预留的孔内即可固定。所述支腿和固定台、固定台和定滑轮通过焊接连接在一起。支腿的下部结构2b与加载装置固定板10焊接,起到稳固作用。
所述定滑轮和连接线在杆体8a所在的延长线上。
所述护板6的横截面为直角形,位于模型箱5竖直棱边的外侧。所述护板6数量为四个,模型箱5为长方体形,护板6位于模型箱体5的外侧,起到稳固和保护作用。所述模型箱5为玻璃箱体。
所述压力型锚杆的锚定板为长方形锚定板8c。所述锚定板包括两个长方形板,两个长方形板位于杆体8a的同侧。所述杆体8a顶端设有连接孔8b。连接孔8b通过连接线4与加载装置连接。所述锚杆与模型箱体5接触的一面贴有高温橡胶自粘带,高温橡胶自粘带的作用是防止试验用砂石土颗粒滑入锚杆与玻璃之间,然后将锚杆光滑的剖面紧贴在透明模型箱5的主观测面。
所述百分表9的底座安装在保护装置上,表头紧压在锚杆体8a顶端。百分表9用于测量锚杆在水平荷载下产生的位移。百分表测量杆与锚杆移动方向平行放置。锚杆受水平荷载时发生移动,移动方向即为荷载施加方向,百分表9的测量杆与移动方向平行放置,可保证测量精确度。所述百分表9的底座为万向型磁力表座,保护装置为铁质,表座吸附在铁质保护装置上。
数码相机设置在模型箱的主视面。数码相机放置在箱体外侧,令锚杆处于镜头中间,镜头高度与锚杆中轴线齐平,便于拍摄清晰的照片用于分析模型箱5箱侧试验用砂石土的清晰图像。
土压力计12以锚杆体8a为中心上下对称分布。第一、第二组土压力计12紧贴锚定板放置,然后沿锚杆体8a轴向相同间隔布置第三、第四组,在上述4组土压力计所在的水平面上沿杆体径向间隔锚定板宽度处分别布置第5~8组土压力计,总计16个土压力计12。所述土压力计12与静态应变仪连接,监测锚杆受荷载条件下周围试验用砂石土的受力情况。本发明中压力型锚杆8是按照相似原理制成的半模锚杆。相似原理指的是本试验中的锚杆是依据实际工程中的锚杆,按照一定的几何相似比、模量相似比来设计的、在尺寸、材料上略有不同,但受力机理完全相同的模型锚杆。
所述挡板7是一块独立可拆卸的矩形铁板,用来防止模型箱5内的试验用砂石土向外渗漏。挡板7与模型箱5开口面等宽,高度为开口面高度的五分之四。在挡板7上留有多个水平排列的方孔,方孔大小与杆体尺寸相同,以方便对锚杆进行水平加载。预留的方孔中,最下方的方孔距离挡板7下边缘的高度占整个挡板7高度的三分之一,同理,最上方的方孔距离挡板7上边缘的高度也为三分之一。为观察锚杆在玻璃箱内的受力运动情况,锚杆要紧贴玻璃箱壁,所以挡板7就要在对应的位置进行开孔,方便锚杆端部露出一部分进行加载,方孔形状与杆体8a截面形状一致,保证杆体恰好穿过。相邻方孔之间的间距大小与杆体8a的宽度一致。由于后期需要分析锚杆间距对其承载特性的影响规律,设置相邻方孔之间的间距相同,可以通过方孔的数目方便确定锚杆的间距,并能保证间距的准确度。无锚杆穿过的方孔可用橡皮塞堵住,防止漏砂,方孔需要穿过锚杆时可有选择的打开使用。
所述锚杆如为双锚杆或多锚杆,所述双锚杆或多锚杆通过加载条11连接成一个整体,加载条11连接两个或多个锚杆的顶端,通过对加载条11施加水平荷载,进行两根或多根锚杆的拉拔试验。加载条11由一个薄的矩形铝板制成,自重较轻,其自重对试验产生的误差可以忽略不计。加载条11上的开口与挡板7上的方孔大小及位置一致。当两根或多根锚杆穿过挡板7上的方孔时,可将加载条11套在两根或多根锚杆伸出的部分。施加荷载时,连接线对加载条11施加荷载,从而保证两根或多根锚杆同时受水平荷载作用。锚杆端部本身留有穿线的连接孔,锚杆穿过加载条11后,在连接孔内插入螺栓即可防止加载条11受力滑出。
所述夯锤重2.0kg,用于试验用砂石土的分层夯实。所述的压力型锚杆8是按照相似原理制成的半模锚杆。
本发明中的模型箱5的箱侧壁由四块有机玻璃组装而成,箱体呈长方体结构,进行试验时数码相机在箱体主视面拍摄,且有机玻璃的连接处用防水胶进行密封。
所述的试验用砂石土采用在石灰岩碎石集料中添加中粗砂,其中颗粒直径小于2.00mm的占总质量的20%,2.00~4.75mm的占总质量的30%,4.75~9.50mm的占总质量的50%。所述的加载装置连接线4采用直径2.0mm的不锈钢钢丝绳,最大承重150kg。
实施例2
本发明还提供了水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验方法,包括以下步骤:
步骤一、建造可视化模型试验装置
选择坚实平稳的水平地面,放置模型箱保护装置,保证保护装置紧贴地面,不产生晃动。将模型箱小心放进保护装置内,将挡板放入保护装置与玻璃箱之间的预留缝内,保证挡板与玻璃箱开口的一侧紧密贴合;
步骤二、分层填入试验用砂石土及埋置锚杆、土压力监测装置等
向模型箱内分层填入试验用砂石土,分层高度为5cm,用夯锤手动逐层夯实,以保证试验用砂石土在模型箱内的密实度。待填筑至设计高度时将压力型锚杆水平放入,杆体顶端对准挡板开口,并使端部穿过预留孔伸出一部分杆体,锚杆侧面和模型箱主视面的玻璃紧密接触。在预定位置埋设土压力计,并将土压力计导线依次引出模型箱。而后再分层填入试验用砂石土并逐层夯实,直至填土设计高度,最后整平试验用砂石土表面。在外延底板上放置重物,以保证试验装置的稳固;
步骤三、调试试验设备
将连接线绕过可调节加载支架上部的定滑轮,一端接至砝码盘,一端接至压力型锚杆端部的连接孔;如为两根或多根锚杆,则将连接线接至加载条。在模型箱的主视面架设数码相机,调整相机的位置及参数,使其焦平面与模型箱正面平行且能拍摄到清晰的试验用砂石土图像;将百分表的表头压在压力型锚杆的顶端面;将土压力计导线依次连接至静态应变仪,并将静态应变仪连接至电脑完成调试。
步骤四、开始试验
通过在砝码盘添加砝码,对压力型锚杆进行分级加载,通过静态应变仪记录土压力计受力数据,用数码相机分别拍摄试验过程中各级荷载下箱侧试验用砂石土的图像,加载直至恒定水平荷载下位于压力型锚杆顶端的百分表数值持续增加;
步骤五、试验结果分析
试验加载结束后,通过分析土压力计数值得到分级荷载下锚杆周围土体压应力场;通过图像处理软件对试验过程中数码相机所拍摄的图像进行分析,得到不同荷载下杆周土体的位移场和剪应变场;通过百分表得到杆体的荷载-位移曲线。
对两根或多根锚杆进行水平加载时,需要通过加载条将两根或多根锚杆联结在一起,通过加载条水平受荷并将荷载传递给两根或多根锚杆,以保证两根或多根锚杆能够同时受水平荷载作用。

Claims (10)

1.水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验装置,其特征在于,包括模型箱(5)、加载装置和土压力监测装置,模型箱(5)为侧面开口的透明模型箱,所述加载装置位于模型箱(5)开口的一侧;
所述模型箱(5)与开口相邻的一侧面、紧贴箱体内壁设有压力型锚杆,所述压力型锚杆包括杆体(8a)和垂直于杆体(8a)的锚定板(8c),所述杆体(8a)平行于箱体底面;杆体(8a)顶端设有百分表(9);模型箱(5)开口一侧设有挡板(7),所述挡板(7)上设有用于杆体(8a)穿过的孔;所述加载装置包括可调节加载支架(2)、可调节加载支架(2)上的定滑轮(3)、绕定滑轮(3)的连接线(4),所述连接线(4)一端连接锚杆,另一端连接用于盛放砝码的砝码盘(1);
所述土压力监测装置按一定的排列方式分布于模型箱(5)内的试验用砂石土中。
2.根据权利要求1所述的水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验装置,其特征在于,杆体(8a)到定滑轮(3)之间的连接线为水平方向,定滑轮(3)到砝码盘(1)之间的连接线为竖直向下。
3.根据权利要求1所述的水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验装置,其特征在于,所述可调节加载支架(2)包括水平的固定台和固定台下方的可调节支腿,定滑轮(3)固定安装在固定台上。
4.根据权利要求3所述的水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验装置,其特征在于,所述支腿包括上部结构(2a)和下部结构(2b),所述下部结构(2b)为中空结构,上部结构(2a)嵌插入下部中空结构中。
5.根据权利要求4所述的水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验装置,其特征在于,所述上部结构(2a)和下部结构(2b)上设有若干螺栓孔,上部结构(2a)和下部结构(2b)通过螺栓(2c)固定连接。
6.根据权利要求1所述的水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验装置,其特征在于,所述压力型锚杆的锚定板(8c)为长方形。
7.根据权利要求1所述的水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验装置,其特征在于,所述百分表(9)的底座连接在保护装置上,表头紧压在杆体(8a)顶端。
8.根据权利要求1所述的水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验装置,其特征在于,所述土压力监测装置为土压力计(12),所述土压力计(12)的排布方式为:以杆体为对称轴上、下对称分布。
9.根据权利要求1所述的水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验装置,其特征在于,所述锚杆至少为一根,多根锚杆通过加载条(11)连接成一个整体,加载条(11)连接多根锚杆的顶端。
10.水平荷载作用下压力型锚杆承载特性模型试验方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、建造可视化模型试验装置
将模型箱放进保护装置内,将挡板放入保护装置与玻璃箱之间的预留缝内,保证挡板与玻璃箱开口的一侧紧密贴合;
步骤二、分层填入试验用砂石土并埋置锚杆、土压力监测装置
向模型箱(5)内分层填入试验用砂石土,并逐层夯实,以保证试验用砂石土在模型箱(5)内的密实度;待填筑至设计高度时将压力型锚杆水平放入,锚杆侧面和模型箱正面的玻璃紧密接触;在预定位置埋设土压力计(12);而后再分层填入试验用砂石土并逐层夯实,直至填土至设计高度,整平试验用砂石土表面;在外延底板上放置重物,以保证试验装置的稳固;
步骤三、调试试验设备
将连接线(4)绕过可调节加载支架上部的定滑轮(3),一端接至砝码盘(1),一端连接压力型锚杆,在模型箱(5)的主视面架设数码相机,调整相机的位置及参数,使其焦平面与模型箱(5)主视面平行且能拍摄到清晰的试验用砂石土图像;将百分表(9)的表头压在压力型锚杆的顶端面;将土压力计(12)导线依次连接至静态应变仪,并将静态应变仪连接至电脑并完成调试;
步骤四、开始试验
通过在砝码盘(1)添加砝码,对压力型锚杆进行分级加载,通过静态应变仪记录土压力计(12)受力数据,用数码相机分别拍摄试验过程中各级荷载下箱侧试验用砂石土的图像,加载直至恒定水平荷载下位于压力型锚杆顶端的百分表数值持续增加;
步骤五、试验结果分析
试验加载结束后,通过分析土压力计数值得到分级荷载下锚杆周围土体压应力场;通过图像处理软件对试验过程中数码相机所拍摄的图像进行分析,得到不同荷载下的杆周土位移场和剪应变场;通过百分表得到杆体的荷载-位移曲线。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111119256A (zh) * 2019-12-24 2020-05-08 河海大学 测定带齿墙抗滑结构水平承载特性的试验装置及操作方法
CN111948046A (zh) * 2020-07-30 2020-11-17 山东大学 一种基于透明土的锚板拉拔试验装置、系统及方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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