CN111721612B - 一种考虑温度压力影响的锚杆拉拔试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种考虑温度压力影响的锚杆拉拔试验装置及试验方法，其试验装置包括底座，底座上方设置有下装配板，所述下装配板中的装配孔中设置有制件套或试件盖，底座、下装配板之间设置有高强度玻璃套，底座、下装配板、高强度玻璃套、试件盖之间形成密闭控温控压的填充空间；其试验方法，包括以下步骤：安装试验装置、装入土体、击实土体、包覆橡胶膜、注浆、插入钢筋、压盖试件、进行拉拔试验。本发明中高强度玻璃套，能够形成进行控温控压的填充空间，通过管路实现对制作完成的试件进行控温控压试验，通过升降式的中部升降板实现对试件的压紧，通过顶部拉压板上的压紧件能够实现击实和拉拔，本发明为试验加入温度压力影响因素。
Description
技术领域
本发明属于复杂条件下锚固试验技术领域，具体涉及一种考虑温度压力影响的锚杆拉拔试验装置及试验方法。
背景技术
锚固技术在当今工程施工领域应用极为广泛,以其受力可靠，施工灵活，对岩土体干扰小，作业安全和见效快等突出优点受到了工程界的青睐，几乎已触及岩土工程领域的各个角落：边坡稳定工程，如边坡加固、斜坡稳定、挡墙锚固、滑坡防止等；深基坑工程，如地下室支挡、地下停车场抗倾与抗浮、地下铁道或地下通道的稳定等；抵抗倾覆的结构工程，如防止高塔及高架桥的倾倒、坝体与挡墙的稳定等。锚杆与水泥砂浆、树脂锚固剂等粘结剂形成锚固体，并通过与岩体的粘结作用提供锚固力。锚固体-岩体界面粘结力的减弱可能会导致锚固系统的失效，因此对不同状态下的锚固系统进行拉拔试验尤为重要。
现场拉拔试验是确定锚杆相关力学参数的有效方法之一，便于确定实际工程中的拉拔力，但由于锚杆实际尺寸较大且现场试验误差较大，且不便于研究多种受力状态的力学性能，所以部分学者采用了室内小比例模型试验的研究方法。比如，使用小尺寸混凝土试块与钢筋模拟岩石锚杆；使用小比例异形锚杆模拟受力等。
而对于土层锚杆，其破坏通常是锚固体-岩体接触界面失效导致的，锚固界面抗剪强度与其所受的应力状态有着密切的联系。我国寒冷地区冻土现象仍威胁着锚固工程的安全，昼夜较大温差更影响土体强度，同时土体的围压状态的改变，对锚固力的研究较为不便。将温度与围压同时考虑更有利于模拟真实锚固系统，便于多工况锚固力的监测。
发明内容
本发明为解决现有技术中不同温度、压力条件下锚杆拉拔试验和试件制作时间较长的问题而提出，其目的是提供一种考虑温度压力影响的锚杆拉拔试验装置及试验方法。
本发明的技术方案是：一种考虑温度压力影响的锚杆拉拔试验装置，包括底座，所述底座上方设置有下装配板，所述下装配板中形成装配孔，所述装配孔中设置有用来制作试件的制件套或密闭用的试件盖，所述底座、下装配板之间设置有高强度玻璃套，所述底座、下装配板、高强度玻璃套、试件盖之间形成密闭控温控压的填充空间。
更进一步的，所述底座上端、下装配板下端均形成高强度玻璃套能够插入的环形槽，所述环形槽中设置有密封用的防水胶圈。
更进一步的，所述底座上端设置有多根立柱，所述下装配板套在立柱上并通过连接件与底座固定。
更进一步的，所述连接件为长螺栓，所述长螺栓穿过下装配板拧入到底座上端。
更进一步的，所述立柱上还设置有能够升降的中间升降板、顶部拉压板，所述中间升降板、顶部拉压板、下装配板平行。
更进一步的，所述底座中设置有能够沿着制件套进行升降的试件托盘，所述试件托盘上端中心处设置有能够取出的预留钢管。
更进一步的，所述中间升降板中形成击实锤能够通过的通孔，所述通孔中能够设置能够压紧试件的试件盖，所述试件盖中形成钢筋能够通过的拉拔孔。
更进一步的，所述顶部拉压板上端设置有能够夹紧击实锤、钢筋的夹紧件，所述顶部拉压板上端还设置有拉拔试验用的测力计。
更进一步的，所述底座中设置有与填充空间连通的支管，所述支管与带有注水球阀的主管连通，所述主管的另一端与控温控压装置连通，所述控温控压装置通过水管与水箱连通，所述水箱、控温控压装置之间设置有连接球阀。
一种考虑温度压力影响的锚杆拉拔试验装置的试验方法，包括以下步骤：
ⅰ.安装试验装置
将高强度玻璃套安装在底座、下装配板之间，拧紧长螺栓对下装配板进行固定，将制件套装入到下装配板内的装配孔中，关闭注水球阀；
ⅱ.装入土体
将配好的土装入到制件套中，并使土体在制件套中均匀分布；
ⅲ.击实土体
将击实锤安装在夹紧件上，驱动顶部拉压板，顶部拉压板带动击实锤往复移动，对制件套中的土体进行击实，取下击实锤；
ⅳ.包覆橡胶膜
驱动试件托盘，试件托盘将击实土体从制件套中顶出，利用承膜桶对土体包覆橡胶膜，包覆完成后，取出制件套，并使试件托盘带动土体回位；
ⅴ.注浆
将预留钢管取出，土体中形成注浆的柱型空间，向柱型空间中注入水泥砂浆；
ⅵ.插入钢筋
在夹紧件上安装钢筋，并在中间升降板中安装试件盖，钢筋穿过试件盖中的通孔插入到水泥砂浆中；
ⅶ.压盖试件
钢筋固定完成后，驱动中间升降板，使试件盖紧扣在下装配板的装配孔中；
ⅷ.进行拉拔试验
启动控温控压装置、顶部拉压板、测力计，对试件进行可控温度压力的拉拔试验。
本发明在下装配板与底座之间设置高强度玻璃套，从而形成进行控温控压的填充空间，并在底座中设置与控温控压装置、填充空间连通的管路实现对制作完成的试件进行控温控压试验，通过升降式的试件托盘能够便于将土体顶出进行包覆，通过升降式的中部升降板实现对试件的压紧，通过顶部拉压板上的压紧件能够实现击实和拉拔，本发明为试验加入温度压力影响因素。
附图说明
图1 是本发明的正面剖视图；
图2 是本发明的侧视图；
图3 是本发明中击实锤的结构示意图；
图4 是本发明中承膜桶的结构示意图；
其中：
1 水箱 2 连接球阀
3 控温控压装置 4 注水球阀
5 升降杆 6 底座
7 长螺栓 8 制件套
9 试件托盘 10 高强度玻璃套
11 下装配板 12 预留钢管
13 试件盖 14 中间升降板
15 升降电机 16 顶部拉压板
17 夹紧件 18 立柱
19 测力计 20 螺纹杆
21 压头 22 吸气口
23 承膜桶。
具体实施方式
以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：
如图1~4所示，一种考虑温度压力影响的锚杆拉拔试验装置，包括底座6，所述底座6上方设置有下装配板11，所述下装配板11中形成装配孔，所述装配孔中设置有用来制作试件的制件套8或密闭用的试件盖13，所述底座6、下装配板11之间设置有高强度玻璃套10，所述底座6、下装配板11、高强度玻璃套10、试件盖13之间形成密闭控温控压的填充空间。
所述底座6上端、下装配板11下端均形成高强度玻璃套10能够插入的环形槽，所述环形槽中设置有密封用的防水胶圈。
所述底座6上端设置有多根立柱18，所述下装配板11套在立柱18上并通过连接件与底座6固定。
所述连接件为长螺栓7，所述长螺栓7穿过下装配板11拧入到底座6上端。
所述立柱18上还设置有能够升降的中间升降板14、顶部拉压板16，所述中间升降板14、顶部拉压板16、下装配板11平行。
所述底座6中设置有能够沿着制件套8进行升降的试件托盘9，所述试件托盘9上端中心处设置有能够取出的预留钢管12。
所述中间升降板14中形成击实锤能够通过的通孔，所述通孔中能够设置能够压紧试件的试件盖13，所述试件盖13中形成钢筋能够通过的拉拔孔。
所述顶部拉压板16上端设置有能够夹紧击实锤、钢筋的夹紧件17，所述顶部拉压板16上端还设置有拉拔试验用的测力计19。
所述底座6中设置有与填充空间连通的支管，所述支管与带有注水球阀4的主管连通，所述主管的另一端与控温控压装置3连通，所述控温控压装置3通过水管与水箱1连通，所述水箱1、控温控压装置3之间设置有连接球阀2。
所述击实锤包括位于顶部的螺纹杆20，所述螺纹杆20下端与开口朝下的连接桶相连，所述连接桶下端设置有压头21，所述压头21中形成预留钢管12能够穿过的通孔。
优选的，所述试件托盘9上端形成螺纹孔，所述预留钢管12外壁处形成外螺纹，所述预留钢管12拧入到螺纹孔中，在将预留钢管12取出的过程，需要拧开预留钢管12、试件托盘9。
所述螺纹杆20与插入到水泥砂浆中的钢筋相配合，二者均能够安装到夹紧件17上，所述夹紧件17为常规的杆类夹紧件，为手动或者电动形式。
所述承膜桶23的通壁处形成吸气口22,将橡胶膜放入桶中，并将橡胶膜上下两部分包裹在承膜桶两端，保证内部的平滑，并将抽气机接入吸气口，使橡胶膜更加贴合，更便于对试件进行包覆。
所述控温控压装置3为具有恒温功能的水压控制器，打开连通控温控压装置3、水箱1的连接球阀2，能够使水进入到控温控压装置3中，控温控压装置3将水加热到预设温度，并能够在预设压力将水注入到填充空间中，从而使试件在指定压力和指定温度的环境下进行拉拔试验。
优选的，所述水箱1的水中添加有酒精，酒精用来降低整个液体的熔点，扩大了温度变化范围，从而保证低温下液体仍有很好的流动性。
优选的，所述立柱18为为四根，所述中间升降板14、顶部拉压板16均是在驱动电机15的作用下进行升降驱动的。
所述试件托盘9在将土体进行顶出的过程中，制件套8对试件托盘9、土体进行导向。
所述钢筋在夹紧件17的夹持下插入到水泥砂浆中时，试件盖13中的通孔对钢筋进行导向，在试件固定后，试件盖13进行移动扣在装配孔上时，所述钢筋对试件盖13进行导向。
所述试件盖13与下装配板11之间为密闭扣合。
优选的，所述钢筋与试件盖13之间还设置有密封件。
所述底座6中设置有对试件托盘9升降进行驱动的升降杆5，所述升降杆5采用直线电机驱动或者通过在侧壁处设置丝杠丝母进行驱动，从而实现试件托盘9的升降驱动。
所述底座6中形成与试件托盘9相配合的凹槽，所述凹槽与试件托盘9之间设置有密封件。
所述填充空间的横截面为圆环状，所述圆环与高强度玻璃套10、试件盖13、钢筋同轴。
所述支管为多根，支管与填充空间连通。
一种考虑温度压力影响的锚杆拉拔试验装置的试验方法，包括以下步骤：
ⅰ.安装试验装置
将高强度玻璃套10安装在底座6、下装配板11之间，拧紧长螺栓7对下装配板11进行固定，将制件套8装入到下装配板11内的装配孔中，关闭注水球阀4；
ⅱ.装入土体
将配好的土装入到制件套8中，并使土体在制件套8中均匀分布；
ⅲ.击实土体
将击实锤安装在夹紧件17上，驱动顶部拉压板16，顶部拉压板16带动击实锤往复移动，对制件套8中的土体进行击实，取下击实锤；
ⅳ.包覆橡胶膜
驱动试件托盘9，试件托盘9将击实土体从制件套8中顶出，利用承膜桶23对土体包覆橡胶膜，包覆完成后，取出制件套8，并使试件托盘9带动土体回位；
ⅴ.注浆
将预留钢管12取出，土体中形成注浆的柱型空间，向柱型空间中注入水泥砂浆；
ⅵ.插入钢筋
在夹紧件17上安装钢筋，并在中间升降板14中安装试件盖13，钢筋穿过试件盖13中的通孔插入到水泥砂浆中；
ⅶ.压盖试件
钢筋固定完成后，驱动中间升降板14，使试件盖13紧扣在下装配板11的装配孔中；
ⅷ.进行拉拔试验
启动控温控压装置3、顶部拉压板16、测力计19，对试件进行可控温度压力的拉拔试验。
本发明在下装配板与底座之间设置高强度玻璃套，从而形成进行控温控压的填充空间，并在底座中设置与控温控压装置、填充空间连通的管路实现对制作完成的试件进行控温控压试验，通过升降式的试件托盘能够便于将土体顶出进行包覆，通过升降式的中部升降板实现对试件的压紧，通过顶部拉压板上的压紧件能够实现击实和拉拔，本发明为试验加入温度压力影响因素。
Claims (5)
1.一种考虑温度压力影响的锚杆拉拔试验装置，包括底座（6），其特征在于：所述底座（6）上方设置有下装配板（11），所述下装配板（11）中形成装配孔，所述装配孔中设置有用来制作试件的制件套（8）或密闭用的试件盖（13），所述底座（6）、下装配板（11）之间设置有高强度玻璃套（10），所述底座（6）、下装配板（11）、高强度玻璃套（10）、试件盖（13）之间形成密闭控温控压的填充空间；
所述底座（6）上端设置有多根立柱（18），所述下装配板（11）套在立柱（18）上并通过连接件与底座（6）固定；
所述立柱（18）上还设置有能够升降的中间升降板（14）、顶部拉压板（16），所述中间升降板（14）、顶部拉压板（16）、下装配板（11）平行；
所述中间升降板（14）中形成击实锤能够通过的通孔，所述通孔中设置能够压紧试件的试件盖（13），所述试件盖（13）中形成钢筋能够通过的拉拔孔；
所述顶部拉压板（16）上端设置有能够夹紧击实锤、钢筋的夹紧件（17），所述顶部拉压板（16）上端还设置有拉拔试验用的测力计（19）；
钢筋在夹紧件（17）的夹持下插入到水泥砂浆中时，试件盖（13）中的通孔对钢筋进行导向，在试件固定后，试件盖（13）进行移动扣在装配孔上时，所述钢筋对试件盖（13）进行导向；
所述击实锤包括位于顶部的螺纹杆（20），所述螺纹杆（20）下端与开口朝下的连接桶相连，所述连接桶下端设置有压头（21），所述压头（21）中形成预留钢管（12）能够穿过的通孔；
所述底座（6）中设置有能够沿着制件套（8）进行升降的试件托盘（9），所述试件托盘（9）上端中心处设置有能够取出的预留钢管（12）；
所述试件托盘（9）上端形成螺纹孔，所述预留钢管（12）外壁处形成外螺纹，所述预留钢管（12）拧入到螺纹孔中，驱动试件托盘（9），试件托盘（9）将击实土体从制件套（8）中顶出，利用承膜桶（23）对土体包覆橡胶膜，包覆完成后，取出制件套（8），并使试件托盘（9）带动土体回位，在将预留钢管（12）取出的过程，需要拧开预留钢管（12）、试件托盘（9）。
2.根据权利要求1所述的一种考虑温度压力影响的锚杆拉拔试验装置，其特征在于：所述底座（6）上端、下装配板（11）下端均形成高强度玻璃套（10）能够插入的环形槽，所述环形槽中设置有密封用的防水胶圈。
3.根据权利要求1所述的一种考虑温度压力影响的锚杆拉拔试验装置，其特征在于：所述连接件为长螺栓（7），所述长螺栓（7）穿过下装配板（11）拧入到底座（6）上端。
4.根据权利要求3所述的一种考虑温度压力影响的锚杆拉拔试验装置，其特征在于：所述底座（6）中设置有与填充空间连通的支管，所述支管与带有注水球阀（4）的主管连通，所述主管的另一端与控温控压装置（3）连通，所述控温控压装置（3）通过水管与水箱（1）连通，所述水箱（1）、控温控压装置（3）之间设置有连接球阀（2）。
5.根据权利要求4所述的一种考虑温度压力影响的锚杆拉拔试验装置的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
（ⅰ）安装试验装置
将高强度玻璃套（10）安装在底座（6）、下装配板（11）之间，拧紧长螺栓（7）对下装配板（11）进行固定，将制件套（8）装入到下装配板（11）内的装配孔中，关闭注水球阀（4）；
（ⅱ）装入土体
将配好的土装入到制件套（8）中，并使土体在制件套（8）中均匀分布；
（ⅲ）击实土体
将击实锤安装在夹紧件（17）上，驱动顶部拉压板（16），顶部拉压板（16）带动击实锤往复移动，对制件套（8）中的土体进行击实，取下击实锤；
（ⅳ）包覆橡胶膜
驱动试件托盘（9），试件托盘（9）将击实土体从制件套（8）中顶出，利用承膜桶（23）对土体包覆橡胶膜，包覆完成后，取出制件套（8），并使试件托盘（9）带动土体回位；
（ⅴ）注浆
将预留钢管（12）取出，土体中形成注浆的柱型空间，向柱型空间中注入水泥砂浆；
（ⅵ）插入钢筋
在夹紧件（17）上安装钢筋，并在中间升降板（14）中安装试件盖（13），钢筋穿过试件盖（13）中的通孔插入到水泥砂浆中；
（ⅶ）压盖试件
钢筋固定完成后，驱动中间升降板（14），使试件盖（13）紧扣在下装配板（11）的装配孔中；
（ⅷ）进行拉拔试验
启动控温控压装置（3）、顶部拉压板（16）、测力计（19），对试件进行可控温度压力的拉拔试验。
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