CN111189698A - 测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置及方法，用以解决锚固岩体在不同工作环境条件下经历较长时间后易影响其力学稳定性和化学稳定性、进而影响其安全状态的问题。该装置包括模拟装置及检测装置，模拟装置包括试样模具、围压板和酸溶液导管；检测装置包括应变片、电阻应变仪、数据采集装置和数据处理装置，应变片与电阻应变仪连接，电阻应变仪、数据采集装置均与数据处理装置连接。本发明通过对锚固岩体试样的不同位置、不同程度地进行腐蚀，使试样性能退化，而后对性能退化的试样进行蠕变试验，从而测试出化学腐蚀‑蠕变条件下锚固岩体内外的变形特征；且结构设计简单合理，测试步骤简单可靠，容易操作。
Description
技术领域
本发明涉及土木矿业工程试验测试领域，具体涉及一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置及方法。
背景技术
锚杆作为地下工程和岩石边坡的主要支护形式之一，对土木工程稳定性的维护起着重要作用，特别是在节理裂隙岩体中，锚杆对岩体的加固作用十分明显，并在土木、建筑和水利工程中获得广泛应用。岩体锚固是岩土工程领域常见的支护方式。岩体锚固是指为预防和治理滑坡、地表沉陷、巷道坍塌等地质灾害，采用锚杆、预应力锚杆和预应力锚索等锚固件，以改善岩体的应力状态，达到调动和提高岩体自身强度和自稳能力的加固措施。岩体锚固工程的长期性能是岩体锚杆(索)以及被锚固的结构物在经历较长时间(一般在2年以上)后，在不同工作与环境条件下的力学稳定性和化学稳定性的客观真实的反映，它直接关系着岩体锚固工程的安全状态。基于以上现状，亟需提出一种能够测试化学腐蚀-蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置以及测试方法，为锚固岩体工程的长期稳定性提供借鉴意义。
发明内容
针对岩体锚固工程在不同工作与环境条件下经历较长时间后易影响其力学稳定性和化学稳定性、进而影响其安全状态的问题，本发明提出一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置及方法，通过对锚固岩体试样的不同位置、不同程度地进行腐蚀，使试样性能退化，而后对性能退化的试样进行蠕变试验，从而测试出化学腐蚀-蠕变条件下锚固岩体内外的变形特征。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置及方法，包括测试锚固岩体化学腐蚀用的模拟装置以及检测装置，所述模拟装置包括用于盛放试样以及锚杆的试样模具、用于固定试样的围压板以及用于导入酸性腐蚀溶液的酸溶液导管；检测装置包括应变片、电阻应变仪、数据采集装置以及数据处理装置，所述应变片预埋在试样内部以及锚杆上，且应变片与电阻应变仪连接，电阻应变仪、数据采集装置均与数据处理装置连接。
所述试样模具的前后两个侧壁上分别对应开设有与锚杆相匹配的穿孔Ⅰ，锚杆的两端分别穿过相对应的穿孔Ⅰ并通过螺母固定。
所述试样模具同一侧壁上的穿孔Ⅰ的数量均为5个，其中有2个穿孔Ⅰ位于侧壁的下部1/4处、且水平对称设置，有1个穿孔Ⅰ位于侧壁的中心处，剩余2个穿孔Ⅰ位于侧壁的上部3/4处、且水平对称设置。
所述围压板固定在试样的左右两侧以及背面，且位于试样左右两侧的围压板上设有用于穿入螺丝的孔洞，以固定试样以及围压板自身，位于试样背面的围压板上开设有与锚杆相匹配的穿孔Ⅲ。
所述锚杆的一端穿过试样背面围压板上的穿孔Ⅲ并通过螺母固定、另一端位于试样的正面且与所连接的螺母之间设有垫片。
所述垫片上开设有与锚杆相匹配的穿孔Ⅱ，锚杆穿过穿孔Ⅱ并通过螺母固定。
一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的方法，包括以下步骤：
S1：将岩石相似材料按照预定的比例要求配制成试样，并搅拌均匀，在配制试样的同时，在锚杆上均匀涂抹锚固剂，然后在锚杆上以及试样内部预埋应变片，并利用导线将应变片与电阻应变仪连接起来；
S2：将步骤S1中搅拌均匀的试样分次倒入试样模具中；
S3：在锚杆上方以及试样内部垂直插入酸溶液导管；
S4：将步骤S3中制作好的试样模具放在常温状态下湿护12-48h，之后将试样模具脱除，并将脱模后的试样放入恒温养护箱以60-80C°养护36-72h；
S5：在步骤S4中养护好的试样的左右两侧以及背面加上围压板，试样左右两侧的围压板通过螺丝紧固、试样背面的围压板通过螺母与锚杆旋紧；
S6：在步骤S5中的试样正面的锚杆上加上垫片并利用螺母固定；
S7：在酸溶液导管中加入酸溶液对步骤S6中的试样进行腐蚀，然后在试样表面喷涂散斑图，并通过数据采集装置对散斑图进行采集；
S8：将电阻应变仪、数据采集装置与数据处理装置组装好，并进行调试；
S9：将步骤S7中的试样放在蠕变试验机中进行恒力加载试验，利用提前预埋好的应变片对试样内部的应变现象进行检测，并通过电阻应变仪以及数据处理装置处理，得出应变随时间变化的数据曲线图；
S10：在蠕变试验机开始工作时，利用数据采集装置对试样表面的散斑图进行采集，根据拟合的数据曲线图像特征以及对该散斑图的后期处理，测试化学腐蚀-蠕变条件下试样内外的变形特征。
所述步骤S2中将搅拌均匀的试样分次倒入试样模具中的具体操作为：当倒入的试样达到试样模具容积的1/4时，将两根涂抹好锚固剂的锚杆插入试样模具下部的2个穿孔Ⅰ内，继续倒入试样；当倒入的试样达到试样模具容积的1/2时，将一根涂抹好锚固剂的锚杆插入试样模具中心的穿孔Ⅰ内，继续倒入试样；待倒入的试样达到试样模具容积的3/4时，将两根涂抹好锚固剂的锚杆插入试样模具上部的2个穿孔Ⅰ内，最后将剩余的试样倒入试样模具中。
本发明通过对锚固岩体试样的不同位置、不同程度地进行腐蚀，使试样性能退化，而后对性能退化的试样进行蠕变试验，从而测试出化学腐蚀-蠕变条件下锚固岩体内外的变形特征；且整体装置的各部分可自由拆卸，结构设计简单合理，测试步骤简单可靠，容易操作。
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，下面描述中的附图仅仅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为本发明的装置结构示意图。
图中，2为围压板，3为酸溶液导管，4为锚杆，5为应变片，6为电阻应变仪，7为数据处理装置，8为数据采集装置，9为垫片，10为螺丝。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置，包括测试锚固岩体化学腐蚀用的模拟装置以及检测装置，所述模拟装置实现了对试样内部以及锚杆进行腐蚀的环境模拟，然后通过检测装置对数据进行采集以及处理，测试化学腐蚀-蠕变条件下试样内外的变形特征。
具体地，如图1所示，所述模拟装置包括用于盛放试样以及锚杆4的试样模具、用于固定试样的围压板2以及用于导入酸性腐蚀溶液的酸溶液导管3，所述的试样模具具有较强的密封性能，避免外界空气、温度、湿度等因素影响试样的配置。为了便于在试样内部加设锚杆4，所述试样模具的前后两个侧壁上分别对应开设有与锚杆4相匹配的穿孔Ⅰ，即锚杆4的两端可分别穿过相对应的穿孔Ⅰ，并通过螺母进行固定，从而实现锚杆4的安装，操作简单、方便。锚杆4可引起试样的附加应力和应变，借以增大试样的整体性、抗拉强度、软弱面的剪切强度以及抗滑切向力，从而使试样整体更加稳定。为了能够实现对试样内部不同的位置进行测试以提高测试的准确性，所述锚杆4的数量及位置可根据具体试验要求进行调整，以达到试验目的即可。本实施例中，所述试样模具同一侧壁上的穿孔Ⅰ的数量均为5个，即该试样模具中设置有5根锚杆4，具体为有2个穿孔Ⅰ位于侧壁的下部1/4处、且水平对称设置，有1个穿孔Ⅰ位于侧壁的中心处，剩余2个穿孔Ⅰ位于侧壁的上部3/4处、且水平对称设置，即有2根锚杆4加设在试样的下部1/4处、有1根锚杆4加设在试样的中心处、还有2根锚杆4加设在试样的上部3/4处，通过对锚杆4和试样的不同位置、不同程度地进行腐蚀，使试样性能劣化，然后对性能逐渐劣化的试样进行蠕变试验，从而测试出化学腐蚀-蠕变条件下试样内外的变形特征。
由于要将配置好的试样放在蠕变试验机中进行恒力加载试验，需将试样模具脱除，为防止蠕变试验过程中试样受到损坏影响测试结果，因此在试样的外围上加上围压板2，实现对试样以及锚杆4进行固定。具体地，所述围压板2可由钢板制成，并固定在试样的左右两侧以及背面，且位于试样左右两侧的围压板2上设有用于穿入螺丝10的孔洞，以固定试样以及围压板2自身，位于试样背面的围压板2上开设有与锚杆4相匹配的穿孔Ⅲ，即锚杆4的一端穿过穿孔Ⅲ并通过螺母固定，锚杆4的另一端位于试样的正面并同样通过螺母固定。为了确保蠕变试验过程中锚杆4的稳定性，锚杆4的另一端与所连接的螺母之间设有垫片9，所述垫片9可由钢板制成，且垫片9上开设有与锚杆4相匹配的穿孔Ⅱ，锚杆4穿过穿孔Ⅱ并通过螺母固定，垫片9起到锚杆托盘的作用，以确保锚杆4安装稳定，避免影响测试效果。本实施例中，锚杆4用带肋钢筋代替，便于锚杆4与围压板2、垫片9以及螺母的连接。
所述酸溶液导管3在使用时是垂直插入在试样内部以及锚杆4的上方，且酸溶液导管3插入的数量、位置以及深度按照具体要腐蚀的部位和腐蚀程度放置，比如当对试样中部进行腐蚀时，在试样中部的锚杆4的上方插入酸溶液导管3，通过向酸溶液导管3加入已经制备好的酸溶液，从而对试样进行腐蚀，并通过增加酸溶液导管3的数量加重其腐蚀程度，或通过减少酸溶液导管3的数量减轻其腐蚀程度，以满足不同的试验要求。同时可通过调节酸溶液的浓度、腐蚀时间等来模拟复杂的腐蚀环境，并测试该条件下试样的内外变形特征。
所述检测装置包括应变片5、电阻应变仪6、数据采集装置8以及数据处理装置7，应变片5预埋在试样内部以及锚杆4上以测试试样内部应变现象，且应变片5与电阻应变仪6连接，电阻应变仪6可根据应变片5的测试情况测试出试样内部的应变特征，电阻应变仪6与数据处理装置7连接，所述数据处理装置7具体可为计算机，电阻应变仪6将应变特征信息传递给数据处理装置7，最终生成应变随时间变化的数据曲线图。所述数据采集装置8可为摄像机，对试样内部加入酸溶液腐蚀一段时间后，在试样表面喷涂散斑图，所述散斑图的作用是通过对试样变形前和变形后散斑场的相关计算来获得试样表面的变形场测试，在蠕变试验开始时，利用数据采集装置8对试样表面的散斑图进行全程拍摄，实现试块表面应变的全断面测量。所述数据采集装置8与数据处理装置7连接，数据采集装置8可将采集到的散斑图传递给数据处理装置7，数据处理装置7根据拟合的数据曲线图像特征以及对该散斑图的后期处理，测试化学腐蚀-蠕变条件下锚固岩体内外的变形特征。
一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的方法，包括以下步骤：
S1：将岩石相似材料按照预定的比例要求配制成试样，并搅拌均匀，在配制试样的同时，在锚杆4上均匀涂抹锚固剂，锚固剂有利于提高试样以及锚杆的的锚固效果，避免进行蠕变试验加载恒力时试样或锚杆松动，影响试验效果。然后在锚杆4上以及试样内部预埋应变片5，并利用导线将应变片5与电阻应变仪6连接起来，应变片5用于测试试样内部的应变现象并将测试信息传递给电阻应变仪6，电阻应变仪6可根据应变片5的测试情况测试出试样内部的应变特征。
S2：步骤S1中搅拌均匀的试样分次倒入试样模具中，具体操作为：当倒入的试样达到试样模具容积的1/4时，将两根涂抹好锚固剂的锚杆4插入试样模具下部的2个穿孔Ⅰ内，继续倒入试样；当倒入的试样达到试样模具容积的1/2时，将一根涂抹好锚固剂的锚杆4插入试样模具中心的穿孔Ⅰ内，继续倒入试样；待倒入的试样达到试样模具容积的3/4时，将两根涂抹好锚固剂的锚杆4插入试样模具上部的2个穿孔Ⅰ内，最后将剩余的试样倒入试样模具中。通过在试样内部的不同位置设置锚杆4，既提高了试样整体的稳固性，同时也便于对试样内部不同的位置进行测试，以提高测试的准确性。所述锚杆4的数量及位置可根据具体试验要求进行调整，以达到试验目的即可。
S3：在锚杆4上方以及试样内部垂直插入酸溶液导管3，方便后续过程中在试样内部加入酸溶液进行腐蚀。其中酸溶液导管3插入的数量、位置以及深度按照具体要腐蚀的部位和腐蚀程度放置，通过对试样的不同位置、不同程度地进行腐蚀，从而测试出化学腐蚀-蠕变条件下试样内外的变形特征。
S4：将步骤S3中制作好的试样模具放在常温状态下湿护12-48h，最佳时间段为湿护24h，之后将试样模具脱除，并将脱模后的试样放入恒温养护箱以60-80C°养护36-72h，优选为在70℃的温度下养护48h。高温养护能加快试样材料的水化反应，迅速消耗掉试样材料里面的水分，避免随着加载时间的推移而出现试样材料强度与单轴抗压强度不一致的情况。
S5：在步骤S4中养护好的试样的左右两侧以及背面加上围压板2，围压板2用于固定脱模后的试样以及锚杆4，防止蠕变试验过程中试样受到损坏影响测试结果。其中试样左右两侧的围压板2通过螺丝10紧固、试样背面的围压板2通过螺母与锚杆4旋紧，从而实现围压板2以及锚杆4的固定。
S6：在步骤S5中的试样正面的锚杆4上加上垫片9并利用螺母固定，垫片9起到锚杆托盘的作用，以确保锚杆4安装稳定，避免影响测试效果。
S7：在酸溶液导管3中加入已经制备好的酸溶液对步骤S6中的试样进行腐蚀，根据不同的酸溶液浓度，选择不同的腐蚀天数，为了对比试验结果，腐蚀时间一般选取为3d、7d、14d。腐蚀完成后，在试样表面喷涂散斑图，并通过数据采集装置8对散斑图进行采集。
S8：将电阻应变仪6、数据采集装置8与数据处理装置7组装好，并进行调试，该步骤同时实现了模拟装置与检测装置的连接。
S9：将步骤S7中的试样放在蠕变试验机中进行恒力加载试验，利用提前预埋好的应变片5对试样内部的应变现象进行检测，并通过电阻应变仪6以及数据处理装置7处理，得出应变随时间变化的数据曲线图。
S10：在蠕变试验机开始工作时，利用数据采集装置8对试样表面的散斑图进行采集，根据拟合的数据曲线图像特征以及对该散斑图的后期处理，测试化学腐蚀-蠕变条件下试样内外的变形特征。具体为数据采集装置8对喷好散斑图的表面进行全方位检测，直至试样破坏或者分级荷载加载完成，为了确保采集的图像不受外界光线影响，提前预制好不透光罩，将整个试验系统包围，并利用LED照明灯进行光源的补充，将数据采集装置8拍摄的视频进行图像选择，选取具有代表性的或者按照分级荷载加载时间来选取试验过程中的散斑图，并利用数字图像相关（DIC）方法进行分析计算，得到试样表面应变云图，进而分析化学腐蚀-蠕变条件下的试样内外变形特征。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置，其特征在于：包括测试锚固岩体化学腐蚀用的模拟装置以及检测装置，所述模拟装置包括用于盛放试样以及锚杆（4）的试样模具、用于固定试样的围压板（2）以及用于导入酸性腐蚀溶液的酸溶液导管（3）；检测装置包括应变片（5）、电阻应变仪（6）、数据采集装置（8）以及数据处理装置（7），所述应变片（5）预埋在试样内部以及锚杆（4）上，且应变片（5）与电阻应变仪（6）连接，电阻应变仪（6）、数据采集装置（8）均与数据处理装置（7）连接。
2.根据权利要求1所述的测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置，其特征在于：所述试样模具的前后两个侧壁上分别对应开设有与锚杆（4）相匹配的穿孔Ⅰ，锚杆（4）的两端分别穿过相对应的穿孔Ⅰ并通过螺母固定。
3.根据权利要求2所述的测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置，其特征在于：所述试样模具同一侧壁上的穿孔Ⅰ的数量均为5个，其中有2个穿孔Ⅰ位于侧壁的下部1/4处、且水平对称设置，有1个穿孔Ⅰ位于侧壁的中心处，剩余2个穿孔Ⅰ位于侧壁的上部3/4处、且水平对称设置。
4.根据权利要求1或3所述的测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置，其特征在于：所述围压板（2）固定在试样的左右两侧以及背面，且位于试样左右两侧的围压板（2）上设有用于穿入螺丝（10）的孔洞，以固定试样以及围压板（2）自身，位于试样背面的围压板（2）上开设有与锚杆（4）相匹配的穿孔Ⅲ。
5.根据权利要求4所述的测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置，其特征在于：所述锚杆（4）的一端穿过试样背面围压板（2）上的穿孔Ⅲ并通过螺母固定、另一端位于试样的正面且与所连接的螺母之间设有垫片（9）。
6.根据权利要求5所述的测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置，其特征在于：所述垫片（9）上开设有与锚杆（4）相匹配的穿孔Ⅱ，锚杆（4）穿过穿孔Ⅱ并通过螺母固定。
7.一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：将岩石相似材料按照预定的比例要求配制成试样，并搅拌均匀，在配制试样的同时，在锚杆（4）上均匀涂抹锚固剂，然后在锚杆（4）上以及试样内部预埋应变片（5），并利用导线将应变片（5）与电阻应变仪（6）连接起来；
S2：将步骤S1中搅拌均匀的试样分次倒入试样模具中；
S3：在锚杆（4）上方以及试样内部垂直插入酸溶液导管（3）；
S4：将步骤S3中制作好的试样模具放在常温状态下湿护12-48h，之后将试样模具脱除，并将脱模后的试样放入恒温养护箱以60-80C°养护36-72h；
S5：在步骤S4中养护好的试样的左右两侧以及背面加上围压板（2），试样左右两侧的围压板（2）通过螺丝（10）紧固、试样背面的围压板（2）通过螺母与锚杆（4）旋紧；
S6：在步骤S5中的试样正面的锚杆（4）上加上垫片（9）并利用螺母固定；
S7：在酸溶液导管（3）中加入酸溶液对步骤S6中的试样进行腐蚀，然后在试样表面喷涂散斑图，并通过数据采集装置（8）对散斑图进行采集；
S8：将电阻应变仪（6）、数据采集装置（8）与数据处理装置（7）组装好，并进行调试；
S9：将步骤S7中的试样放在蠕变试验机中进行恒力加载试验，利用提前预埋好的应变片（5）对试样内部的应变现象进行检测，并通过电阻应变仪（6）以及数据处理装置（7）处理，得出应变随时间变化的数据曲线图；
S10：在蠕变试验机开始工作时，利用数据采集装置（8）对试样表面的散斑图进行采集，根据拟合的数据曲线图像特征以及对该散斑图的后期处理，测试化学腐蚀-蠕变条件下试样内外的变形特征。
8.根据权利要求7所述的测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的方法，其特征在于：所述步骤S2中将搅拌均匀的试样分次倒入试样模具中的具体操作为：当倒入的试样达到试样模具容积的1/4时，将两根涂抹好锚固剂的锚杆（4）插入试样模具下部的2个穿孔Ⅰ内，继续倒入试样；当倒入的试样达到试样模具容积的1/2时，将一根涂抹好锚固剂的锚杆（4）插入试样模具中心的穿孔Ⅰ内，继续倒入试样；待倒入的试样达到试样模具容积的3/4时，将两根涂抹好锚固剂的锚杆（4）插入试样模具上部的2个穿孔Ⅰ内，最后将剩余的试样倒入试样模具中。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112763403A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-05-07 | 太原理工大学 | 一种基于荷载与腐蚀耦合作用下的锚杆加载-腐蚀试验装置和方法 |
| CN113670723A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-11-19 | 湖南大学 | 一种服役岩土锚固结构工程性能退化加速试验方法 |
| CN113865993A (zh) * | 2021-09-30 | 2021-12-31 | 太原理工大学 | 动静荷载-酸性水耦合破碎煤岩体力学测试装置及方法 |
| CN114547746A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-05-27 | 新疆大学 | 一种模拟巷道围岩蠕变失稳的离散元方法及系统 |
| CN115468850A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-12-13 | 天津大学 | 一种gis绝缘拉杆管件拉伸强度的试验方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| CN105044104A (zh) * | 2015-06-01 | 2015-11-11 | 上海交通大学 | 一种基于数字图像相关法的应力测试系统及其应用 |
| CN106053239A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-10-26 | 中原工学院 | 基于反力架的锚杆体系时效特征的测试系统及测试方法 |
| CN106525707A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-03-22 | 长江水利委员会长江科学院 | 一种能模拟腐蚀环境的锚固顺层边坡模型试验系统及方法 |
-
2020
- 2020-03-13 CN CN202010175822.9A patent/CN111189698B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| CN105044104A (zh) * | 2015-06-01 | 2015-11-11 | 上海交通大学 | 一种基于数字图像相关法的应力测试系统及其应用 |
| CN106053239A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-10-26 | 中原工学院 | 基于反力架的锚杆体系时效特征的测试系统及测试方法 |
| CN106525707A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-03-22 | 长江水利委员会长江科学院 | 一种能模拟腐蚀环境的锚固顺层边坡模型试验系统及方法 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112763403A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-05-07 | 太原理工大学 | 一种基于荷载与腐蚀耦合作用下的锚杆加载-腐蚀试验装置和方法 |
| CN113670723A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-11-19 | 湖南大学 | 一种服役岩土锚固结构工程性能退化加速试验方法 |
| CN113670723B (zh) * | 2021-08-20 | 2022-05-06 | 湖南大学 | 一种服役岩土锚固结构工程性能退化加速试验方法 |
| CN113865993A (zh) * | 2021-09-30 | 2021-12-31 | 太原理工大学 | 动静荷载-酸性水耦合破碎煤岩体力学测试装置及方法 |
| CN113865993B (zh) * | 2021-09-30 | 2023-12-08 | 太原理工大学 | 动静荷载-酸性水耦合破碎煤岩体力学测试装置及方法 |
| CN114547746A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-05-27 | 新疆大学 | 一种模拟巷道围岩蠕变失稳的离散元方法及系统 |
| CN114547746B (zh) * | 2022-02-25 | 2024-10-15 | 新疆大学 | 一种模拟巷道围岩蠕变失稳的离散元方法及系统 |
| CN115468850A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-12-13 | 天津大学 | 一种gis绝缘拉杆管件拉伸强度的试验方法 |
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