CN111707562B - 一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种筋体‑灌浆体界面力学特性试验系统及方法，解决了现有技术中无法对试件的径向变形进行准确测量的问题，具有提高筋体‑灌浆体界面径向变形获取准确度的有益效果，具体方案如下：一种筋体‑灌浆体界面力学特性试验系统，包括用于放置试件的试件容器，试件设于试件容器的内部，在试件与试件容器之间设置引伸计，试件的锚杆穿过试件容器设置，加载装置向试件提供围压，并向锚杆提供作用力。

Description

一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统及方法

技术领域

本发明涉及桥梁、矿业、岩土、水利水电等领域的筋体与灌浆体接触界面剪切力学特性的研究问题，尤其是一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

近年来，随着我国经济的快速发展和基础设施建设等的大力投资，我国高铁路网建设、地下空间开发以及大型基础设施的建设均步入快速发展的新阶段。锚固技术因其施工便捷、技术可靠、成本较低等优点被广泛应用到桥梁、矿业、岩土和水利水电等多个领域中。随着岩土工程领域的不断发展，深部高地应力、复杂施工环境、大体积卸载支护等岩土工程问题不断涌现。

桥梁锚定技术面临着复杂受力模式、极端环境条件等因素制约的重大难题。目前国内深基坑工程中深度在30-40m的超深基坑已较为常见，边坡工程中的高边坡、季节性冻土边坡、软弱边坡等复杂边坡问题亟待解决。而地下洞室开挖、深部矿产开采、桥梁拉索锚定等对于锚固技术也出现了规模大、杆体长、高承载力等新趋势和新要求。全面、深入地掌握锚固界面剪切力学特性是推进锚固技术，尤其是岩土锚固技术革新的基本条件。

锚固系统可以看作是有锚固中心筋体、灌浆体和岩土体(对于岩土锚固而言)等材料组合在一起的复合材料。而对于复合材料来说，在不同材料之间发生的剪切性能破坏和剪切力学行为，往往影响整个结构的力学性能。对于土木工程建设领域的界面力学问题通常是指加固筋体或增强材料(如钢筋、钢绞线、玻璃纤维等)与结构物或胶结材料(如混凝土、水泥、树脂等)的接触面的力学特性问题，对工程设计与施工具有重要的指导意义。

沿筋体-灌浆体界面发生粘结破坏是锚固系统在应用过程中较为常见的一种失效破坏形态。尤其是对于岩石中的锚杆或施加预应力的锚定结构而言，锚固破坏通常发生在筋体与灌浆体界面。发明人发现，目前对于筋体-灌浆体界面剪切力学特性的研究主要通过现场和室内的拉拔试验，通过逐渐张拉锚杆筋体直至发生破坏。而传统的筋体-灌浆体界面拉拔试验多数从宏观力学角度出发展开研究。事实上，在拉拔过程中，筋体-灌浆体界面的应力分布沿整个锚固结构纵向方向是极不均匀的，现有的试验装置无法对试件径向变形进行测量，当拉拔试件较长时，通过筋体-灌浆体界面拉拔试验得到的界面力学特性与筋体-灌浆体界面实际剪切力学特征势必存在较大差异，影响试验结果分析的准确性。另外，传统拉拔试验由于试验设备和试验环境的限制，通常只对拉拔试验峰值拉力进行采集记录，缺乏对试样整个拉拔过程中应力状态、物理状态的记录，无法全面掌握筋体-灌浆体界面的剪切力学特性。除此之外，传统拉拔试验设备只能解决某一类特定条件下的界面力学问题，应用范围单一，利用率不高，并且无法在工程建设和质量检测中推广应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统，在试件拉拔剪切过程中，能够获取筋体-灌浆体界面剪切错动引起的灌浆体径向变形的数值变化，配合其他数据，从而更准确地反应筋体-灌浆体界面剪切力学特性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统，包括用于放置试件的试件容器，试件设于试件容器的内部，在试件与试件容器之间设置引伸计用于测量试件径向变形的测量机构，试件的锚杆穿过试件容器设置，加载装置向试件提供可控的围压，试件为中部有锚杆穿过的灌浆体，并向锚杆提供作用力，引伸计设于试件与试件容器之间，不会妨碍到围压的施加，而且在试件拉拔剪切过程中，能够获取筋体-灌浆体界面剪切错动引起的灌浆体径向变形的数值变化。

如上所述的一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统，所述测量机构为引伸计，所述试件容器包括承压筒，承压筒内设置凹槽，凹槽内设有至少四个所述的引伸计，四个引伸计分布均匀，承压筒的两端分别设置用于封堵所述试件的垫块，且承压筒的其中一端设置试件观察窗，通过试件观察窗的设置，便于工业相机对试件在加压过程中发生的变化过程进行全记录。

如上所述的一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统，所述引伸计为引伸计，引伸计的一端与所述承压筒内壁通过弹性件连接，另一端可与所述试件接触；

或者，所述试件中锚杆与灌浆体接触位置设置电阻应变片，通过电阻应变片获取锚杆应变值的实时变化情况。

如上所述的一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统，为了对试件容器进行支撑，所述试件容器通过固定夹持架进行支撑。

如上所述的一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统，所述固定夹持架包括至少一个固定环，固定环的一侧通过连杆与试件托盘连接，试件托盘开有用于所述试件容器穿过的通孔，试件托盘相对于第一支撑底座活动设置，固定环通过第二支撑底座支撑。

如上所述的一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统，为了能够调整试件容器的状态，满足不同的试验要求，所述第一支撑底座包括与所述试件托盘铰接连接的支撑半环，支撑半环通过脚架进行支撑；

第二支撑底座包括安装于所述固定环侧部的固定轴和支撑杆，支撑杆可绕固定轴旋转。

如上所述的一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统，所述固定环设有两个，两个固定环之间通过可伸缩连杆进行连接。

如上所述的一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统，所述加载装置包括穿心式液压千斤顶，穿心式液压千斤顶可布置于所述试件锚杆的环向，且加载装置还包括围压加载泵，围压加载泵与试件容器连接以向试件容器内通入液压油。

如上所述的一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统，还包括可拆卸的位移计和安装于所述锚杆的力传感器，位移计安装于所述穿心式液压千斤顶朝向所述试件容器的一端面，力传感器布设于试件容器和穿心式液压千斤顶之间。

如上所述的一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统，所述试件通过试件制作装置进行制作，试件制作装置包括中空的浇筑筒和可拆卸设于浇筑筒两端的第一盖和第二盖，第一盖和第二盖均设置筋体孔，第一盖或第二盖设置排气孔。

第二发明，本发明还公开了一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统的试验方法，包括如下内容：

制作筋体-灌浆体试件；

在试件容器内设置引伸计，并将试件设于试件容器内；

固定试件容器，并通过加载装置向试件提供围压，并向锚杆提供作用力；

通过相机记录试件容器内试件的变化情况。

上述本发明的有益效果如下：

1)由于筋体-灌浆体界面剪切过程中将发生界面法向方向的剪胀或剪缩，反映在筋体-灌浆体试件上则为灌浆体表面径向方向的体变特征，是反映筋体-灌浆体界面剪切力学特性的重要指标，本发明通过引伸计设于试件容器和试件之间，不会妨碍到围压的施加，在试件拉拔剪切过程中，通过引伸计测量变形，能够获取筋体-灌浆体界面剪切错动引起的灌浆体径向变形的数值变化，有利于更准确地反应试件的受力变化情况。

2)本发明通过试件观察窗的设置，便于工业相机对试件在受压过程中，产生的变化如裂隙发展变化等进行记录，再配合位移计、应变片和压力传感器，实现对试件在整个拉拔过程中应力状态、物理状态的记录。

3)本发明通过固定夹持架的设置，可有效对试件容器进行支撑，占用空间小，便于放置，可满足于不同尺寸试件容器的固定，也便于工业相机的视频拍摄，而且固定夹持架中通过第一支撑支座和第二支撑支座的设置，可调整固定夹持架的状态，可以为立式或卧式，在立式状态下安装试件容器，在卧式状态下进行试验。

4)本发明通过可控围压的设置，针对不同围压条件可实现恒压条件下的界面剪切力学性能的试验，不仅如此，还可以模拟在拉拔加载过程中逐级卸载围压的工况条件模拟，实现对于更加复杂的现场实际情况的模拟研究。

5)本发明通过试件制作装置，通过第一盖和第二盖筋体孔位置的设置，可实现不同类型界面接触的试件制作，保证锚杆筋体与灌浆体轴线方向一致，界面无缺陷。同时设置的排气孔可保证试件灌浆体密实，上下表面光滑、平行，可保证试件的重复制作，消除试件制作误差。

6)本发明通过试验方法的设置，可实现对筋体-灌浆体试件的试验，试验过程简单，且能够在工程建设和质量检测中推广应用。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的试件制作装置示意图。

图2是本发明根据一个或多个实施方式的第一盖示意图。

图3是本发明根据一个或多个实施方式的第二盖示意图。

图4(a)是本发明根据一个或多个实施方式的第一盖与第二盖组合示意图一。

图4(b)是本发明根据一个或多个实施方式的第一盖与第二盖组合示意图二。

图4(c)是本发明根据一个或多个实施方式的第一盖与第二盖组合示意图三。

图4(d)是本发明根据一个或多个实施方式的第一盖与第二盖组合示意图四。

图4(e)是本发明根据一个或多个实施方式的第一盖与第二盖组合示意图五。

图5是本发明根据一个或多个实施方式的浇筑筒示意图。

图6是本发明根据一个或多个实施方式的固定夹持架示意图。

图7(a)是本发明根据一个或多个实施方式的固定夹持架立式示意图。

图7(b)是本发明根据一个或多个实施方式的固定夹持架横卧示意图。

图8是本发明根据一个或多个实施方式的试件容器示意图。

图9是本发明根据一个或多个实施方式的试件容器剖面图。

图10是本发明根据一个或多个实施方式的一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统示意图。

图11是本发明根据一个或多个实施方式的裂缝测量盘示意图。

图12是本发明根据一个或多个实施方式的筋体-灌浆体界面力学特性试验示意图。

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意。

其中：1.锚杆，2.第一盖，3.浇筑筒，4.第二盖，5.固定翼缘，6.筋体孔，7.排气孔，8.L型翼缘，9.固定环，10.可伸缩杆，11.试件托盘，12.支撑半环，13.脚架，14.支撑杆，15.承压筒，16.第一法兰，17.油压阀，18.第二法兰，19.试件观察窗，20.围压胶膜，21.固定垫块，22.密封圈，23.引伸计，24.试件，25.围压加载泵，26.穿心式千斤顶，27.锚具，28.位移计，29.力传感器，30.控制装置，31.工业相机，32.千斤顶支架。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分：本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，现有技术中不可靠的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统及方法。

本发明的一种典型的实施方式中，参考图12所示，一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统，包括试件夹持装置、试件容器、加载装置和数据采集装置，试件为筋体-灌浆体试件，试件夹持装置用于夹持固定试件容器，试件24设于试件容器内，加载装置向液压施加容器提供设定压力的液压油，试件在拉拔过程中由液压油提供试验设计围压，在试件拉拔过程中发生裂隙或者其他变化，由数据采集装置对数据进行采集。

试件通过试样制作装置进行制作，而且试样制作装置为组合式筒形结构，本实施例中，筒形结构尺寸为：内径150mm、高120mm。参考图1所示，试样制作装置包括第一盖2、第二盖4和浇筑筒3，第一盖2侧壁设有对称的2个带螺栓孔的固定翼缘5，固定翼缘5用于同浇筑筒3进行连接，螺栓孔直径约5mm。第一盖2设有排气孔7，可在试样浇筑完毕后封盖时排出装置内部气体，保证浇筑密实和封盖到位，参考图2所示，第一盖2盖顶中心位置开有筋体孔，可根据不同试验要求进行改变。

参考图3所示，第二盖4与第一盖2设置相似，第二盖4同样设置固定翼缘5和筋体孔6，没有设置排气孔。第二盖筋体孔6内设置有密封槽，密封槽可放置环形密封条，用于第二盖4密封防水。第一盖2与第二盖4成套使用，而且第一盖和第二盖筋体孔用于锚杆穿过。

为满足不同筋体数量和筋体相对位置的试验要求，参考图4(a)-图4(e)所示，第一盖2、第二盖4的筋体孔可进行不同设置，可设置两个或三个筋条孔，两两筋条孔之间的距离较近，或者筋体孔之间的距离较远，但不限于附图中的组合方式。

具体地，在一些示例中，第二盖2和浇筑筒3的制作材料可采用钢、有机玻璃或PVC材料，第一盖2采用透明有机玻璃制作而成，以便于观察试样浇筑情况与养护状态。第一盖2、第二盖4和浇筑筒3三种构件所用材料厚度可为5mm-10mm。第一盖2内径与浇筑筒外径一致，根据浇筑筒厚度不同，第一盖内径、浇筑筒外径约为160mm-170mm，第一盖高度为20-28mm，优选25mm。

参考图5所示，浇筑筒3为中空圆筒形结构，具有筒壁，在筒壁的外侧布置有4个L型翼缘，L型翼缘设有螺栓孔用于固定上第二盖，螺栓孔孔径5mm，其中两个L型翼缘朝上设置用于同第一盖连接，另两个L型翼缘朝下设置用于同第二盖连接。L型翼缘与筒壁之间具有间隙便于第一盖、第二盖分别与浇筑筒紧密闭合，本实施例中，筒壁内径为150mm，高为120mm，壁厚5mm-10mm。

参考图6和图7(a)、图7(b)所示，固定夹持架用于支撑试件容器，固定夹持架包括固定环9、试件托盘11、可伸缩连杆10、支撑杆14和两个支撑底座。固定环9用于支撑试件容器，固定环9设有至少两个，两个固定环9之间通过多个可伸缩连杆10进行连接，可伸缩连杆10对称布置有两个，实现两个固定环9之间距离的调整。

进一步，其中一个固定环的前侧固定有试件托盘11，通过试件托盘11支撑试件容器的第二夹持法兰，以方便固定夹持架在竖直状态下支撑试件容器，方便对试件容器的夹持和拆卸，试件托盘11的底侧固定有第一支撑底座，第一支撑底座包括支撑半环12，支撑半环12通过三条脚架13进行支撑，试件托盘11与支撑半环12通过铰链连接，支撑半环12呈半圆弧形，这样可节省水平地空间，便于试件加载时观察试件破坏过程。三个脚架13间隔设定距离布置，且三个脚架13均沿径向向外倾斜，增大脚架底部支撑点范围，增加固定夹持架整体稳定性，相对于支撑半环12旋转试件托盘11，实现固定夹持架状态的调整；相对于支撑半环12旋转试件托盘11，可使得支撑半环12所在平面与试件托盘11所在平面相互垂直，以通过固定架水平支撑试件容器。

而且试件托盘11为圆环件，中空处内径小于试件容器的第二夹持法兰处的外径，而且试件托盘11与靠近其的固定环之间通过连接杆进行连接，且试件托盘11所在平面与固定环所在平面相互平行，连接杆与可伸缩杆的截面均为弧形，以避免对试件容器的影响。

固定环9包括上半段和下半段，上半段和下半段可拆卸设置，上半段和下半段均为可拆卸的钢板材，固定环9内径与试件容器筒壁外径一致，两组固定环可实现对试件容器的固定夹持。为便于试件安装、拆卸和加载，固定夹持架可绕支撑半环12进行旋转，根据不同情况可选择立式或卧式形态，在立式状态时方便试件容器的安装，当安装完成后，转为卧式形态，便于进行试验，具体地，固定环9一侧活动设置第二支撑底座，第二支撑底座包括安装于每一固定环侧部的2个固定轴，第二支撑底座还包括支撑杆，支撑杆可绕固定轴进行旋转，在固定夹持架为卧式状态时，支撑杆14竖直设置，以支撑固定环9、可伸缩杆10和试件容器。

两固定环9之间由两个可伸缩连杆连接，可调节范围为100mm-500mm。通过可伸缩连杆10可实现固定环9距离的调节，便于固定夹持不同长度的试件24。试件托盘11内径大于等于试件外径，即150mm。

参考图8所示，试件容器包括承压筒15、第一法兰16和第二法兰18。第一法兰16与第二法兰18可将试件24固定于承压筒15内。承压筒15的两端分别具有耳边，耳边开有螺栓孔，第一法兰15和第二法兰18分别通过螺栓与承压筒15相连。承压筒15侧面设置有油压阀17，用于向承压筒15内通入设定压力的油液，可对承压筒15进行压力控制；而且其中一侧的夹持法兰为环形件，中部可形成试件观察窗。

参考图9所示，试件24由固定垫块21固定于承压筒15内，固定垫块21布置于试件24的两端，由第一法兰16和第二法兰18通过螺栓夹紧固定。固定垫块21与承压筒间设有密封圈22，用来保证承压筒15内密闭，防止油压泄露。承压筒15内环向开有一凹槽，在承压筒内侧凹槽处相同高度处设置多个引伸计，优选4个，引伸计23倾斜设置，引伸计23的一端通过弹性金属片与承压筒15的凹槽内壁相连，用于测试试件拉拔试验过程中试件的剪胀特性，另一端与试件24的外侧接触。承压筒15内壁与试件24之间有设定的距离，这样在承压筒15内部形成加压腔，用于注入液压油进行试件24加压，同时为试件侧向变形提供空间。固定垫块与试件外壁包裹有围压胶膜20，防止液压油向试件24内渗透，提供恒定围压。

另外，一侧的固定垫块21具有台阶，承压筒15内部结构与固定垫块的台阶相适应，便于固定垫块的安装；而且靠近试件观察窗处的固定垫块为有机玻璃材质。

参考图10所示，加载系统包括穿心式千斤顶26、围压加载泵25。穿心式千斤顶26穿过锚杆设置，且锚杆1在穿过穿心式千斤顶26的一端设置锚具27，且穿心式千斤顶26端面与试件容器之间具有设定的距离，在穿心式千斤顶与试件容器之间设置力传感器29，力传感器29属于穿心拉压传感器，量程为300kN，采用穿心式千斤顶26最大试验力为200kN，试验力分四档无级调速，可准确控制加载速率。穿心式千斤顶靠近试件容器的侧面安装有可拆卸位移计28，位移计可通过卡扣与穿心式千斤顶26可拆卸连接，通过位移计对穿心式千斤顶26的行程位移进行测量，可实现试件拉拔过程中锚杆拉拔位移的测量。围压加载泵25与油压阀17连接，围压加载泵25属于人工加载泵，可对试件容器内施加围压，并设有油压指示表盘和油压锁定装置(为现有技术)。

为了在筋体-灌浆体界面拉拔试验过程中，跟踪灌浆体中裂缝分布及裂缝发展规律，本试验系统中设有裂缝观察装置，参考图11所示，裂缝测量盘为带有环向刻度和径向刻度的透明有机玻璃圆盘，其外径为150mm，内径约18mm(可根据试件类型不同更换不同尺寸内径)，厚度约2mm。在需进行裂缝捕捉时，将裂缝测量盘置于灌浆体与固定垫块之间，并通过试件观察窗结合CCD工业相机31进行图像采集，后期进行数字图像的处理分析。

数据采集系统包括力传感器29、CCD工业相机31、位移计28、引伸计23、电阻应变片。加载用穿心式千斤顶安装有位移计用于测试试验过程中的界面剪切变形量，穿心式千斤顶与试件间设置拉压力传感器，在加载过程中用于测试试验加载过程中受力大小。基于数字图像相关法技术(DIC)的CCD工业相机通过试件观察窗记录模型箱内岩土体在实验过程中的变化，若室内灯光较暗时，需利用LED灯增加有机玻璃内岩土体的亮度，提高采集效率，工业相机连续采集图像记录速度可根据试验要求拟定。

电阻应变片能够测得连续墙、土工织物、锚杆、桩体等材料表面的应变值的实时变化情况，电阻应变片可粘贴于锚杆表面，并将导线由试件底部引出，即可实现锚杆内部轴力的测量。

而且，进一步，围压加载泵、工业相机31、位移计28、引伸计23、电阻应变片和力传感器均与控制系统连接，控制系统为计算机，计算机带有图像处理软件，用于对所获取的数据进行处理。

需要注意的是，锚杆1可为钢筋或钢绞线。

一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统的试验方法，包括如下内容：

1)通过试样制作装置制作试件；

将浇筑筒底部外边缘缠绕一定厚度的防水胶带，随后将第二盖对位并扣入浇筑筒，用螺栓进行固定。在浇筑筒内侧均匀刷涂脱模剂，保证试件脱模顺利。将锚杆侧壁约3mm长度内进行磨光，粘贴电阻应变片并做保护处理，将锚杆筋体对中放入浇筑筒内，并将应变片导线从第二盖顺出。

将第二盖垫高100mm左右，使锚杆可垂直放置于地面。再将试验设计需要的水泥基材料浆液缓慢灌入浇筑筒，在灌注过程中对浆液进行插捣，保证浆液的密实度。待浆液灌满后去除表面浮浆并抹平，将第一盖穿过锚杆筋体盖上，并用螺栓与浇筑筒相连。将试件在浇筑筒内静置7天，待灌浆体达到设计强度后可将试件从浇筑筒内取出。根据不同类型的第一盖第二盖组合形式，可得到不同类型的筋体-灌浆体界面力学特性试验的试件，从而展开不同角度的界面力学特性分析。

2)在承压筒内设置引伸计，将试件设于承压筒内，并通过固定垫块进行固定，形成试件容器；

具体地，在试件锚杆长的一端套入固定垫块，在另一端依次套入裂缝测量盘和固定垫块，用胶带将固定垫块与裂缝测量盘固定牢固，并套入围压胶膜将试件灌浆体和部分固定垫块进行包裹与连接，需要注意的是，在固定垫块被围压胶膜包裹的位置需均匀涂抹一层凡士林。

3)通过固定夹持架夹持试件容器，根据试件容器的长度，调整可伸缩连杆的长度，以通过固定夹持架支撑试件容器；

在围压胶膜的两端套上橡皮筋进行固定，保证液压油不向试件内部渗漏。将液压试件容器内密封圈安装到位，第二夹持法兰固定，将液压试件容器放入固定夹持架，扣紧两个固定环，令固定夹持架保持竖直收起状态。

将试件缓慢放于液压试件容器中，放入过程中注意引伸计应保证与试件表面围压胶膜平整接触，围压胶膜不应有褶皱，引伸计保持顺直。随后将上夹持法兰进行固定。

通过加载装置，对试件围压加压效果进行调试，对试件施加0.1MPa的围压荷载，并持荷3min，观察液压试件容器是否出现渗漏和围压快速卸载现象发生，如出现异常，需重新调整围压胶膜和密封圈的安装位置。如没有异常，卸载后进行下一步安装。

4)将穿心式千斤顶和压力传感器固定于锚杆，且锚杆的端部超出穿心式千斤顶设置，并设置锚具，并安装位移计；

在穿心式千斤顶下放置千斤顶托架，使千斤顶与试件同轴，保证加载不偏心，得到准确的界面剪切结果。在试件尾部应用脚架固定CCD工业相机，其中CCD相机应固定牢固，保证内部岩土体位移图像清晰准确。

5)向承压筒内注入设定压力的液压油，并保持设定的时间，通过工业相机记录试件容器内试件的变化情况；

首先，施加试件围压，可实现两种围压条件下的试验加载：1.恒压：缓慢匀速将围压提高到试验设计压力值，在试验过程中保持不变；2.卸压：缓慢匀速将围压提高到试验设计压力值，并在加载过程中按照试验设计要求逐渐减小围压压力，以用于模拟隧道开挖卸载情况下筋体与灌浆体或围岩体间的相互作用变化规律。其次，利用控制系统对伺服穿心千斤顶进行加载控制，可进行单调匀速递增加载和往复荷载加载，分别可以研究筋体-灌浆体界面剪切承载能力和界面疲劳损伤特性。加载速率为0.06mm/s，筋体逐渐向外拉拔，直至从试件中拔出，应力值稳定为止。加载过程中，位移计、引伸计、应变片等通过DH3816N静态应变采集系统进行实时记录。同时观察并记录试件在加载过程中的状态(裂缝、异响等)。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (6)

1.一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统，其特征在于，包括用于放置试件的试件容器，试件设于试件容器的内部，在试件与试件容器之间设置用于测量试件径向变形的测量机构引伸计，试件的锚杆穿过试件容器设置，加载装置向试件提供可控的围压，并向锚杆提供作用力；

所述测量机构为引伸计，所述试件容器包括承压筒，承压筒内设置凹槽，凹槽内设有至少四个所述的引伸计，承压筒的两端分别设置用于封堵所述试件的垫块，且承压筒的其中一端设置试件观察窗；

引伸计倾斜设置；引伸计的一端与所述承压筒内壁通过弹性件连接，另一端可与所述试件接触；

所述试件容器通过固定夹持架进行支撑；

所述固定夹持架包括至少一个固定环，固定环的一侧通过连杆与试件托盘连接，试件托盘开有用于所述试件容器穿过的通孔，试件托盘相对于第一支撑底座活动设置，固定环通过第二支撑底座支撑；

所述固定环设有两个，两个固定环之间通过可伸缩连杆进行连接；

所述第一支撑底座包括与所述试件托盘铰接连接的支撑半环，支撑半环通过脚架进行支撑；

第二支撑底座包括安装于所述固定环侧部的固定轴和支撑杆，支撑杆可绕固定轴旋转。

2.根据权利要求1所述的一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统，其特征在于，所述试件中锚杆与灌浆体接触位置设置电阻应变片。

3.根据权利要求1所述的一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统，其特征在于，所述加载装置包括穿心式液压千斤顶，穿心式液压千斤顶可布置于所述试件锚杆的环向，且加载装置还包括围压加载泵，围压加载泵与试件容器连接以向试件容器内通入液压油。

4.根据权利要求3所述的一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统，其特征在于，还包括可拆卸的位移计和安装于所述锚杆的力传感器，位移计安装于所述穿心式液压千斤顶朝向所述试件容器的一端面，力传感器布设于试件容器和穿心式液压千斤顶之间。

5.根据权利要求1所述的一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统，其特征在于，所述试件通过试件制作装置进行制作，试件制作装置包括中空的浇筑筒和可拆卸设于浇筑筒两端的第一盖和第二盖，第一盖和第二盖均设置筋体孔，第一盖或第二盖设置排气孔。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种筋体-灌浆体界面力学特性试验系统的试验方法，其特征在于，包括如下内容：

制作筋体-灌浆体试件；

在试件容器内设置引伸计，并将试件设于试件容器内；

固定试件容器，并通过加载装置向试件提供围压，并向锚杆提供作用力；

通过相机记录试件容器内试件的变化情况。

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