CN111945717B - 一种边坡在役锚索承载力检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种边坡在役锚索承载力检测装置，包括连接装置，用以与边坡在役锚索形成连接关系并向边坡在役锚索传递拉力；张拉装置，用以向连接装置施加轴向拉力；测试装置，用以测量张拉装置在施加拉力时连接装置以及边坡在役锚索的外露部分钢绞线以及自由段的位移量，进而得出边坡在役锚索的外露部分钢绞线刚发生位移时刻的拉力值大小；一种边坡在役锚索承载力检测方法，包括安装步骤、检测步骤和分析评定步骤。采用本装置及方法，可利用在役锚索外锚头端预留的钢绞线通过专门设计张拉装置进行张拉并根据力学原理分析得出在役锚索承载能力，实现对边坡锚固性能质量的检测及工程效果评价，提前发现和预测锚索承载力性能的变化规律。

Description

一种边坡在役锚索承载力检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及锚索承载力检测技术领域，具体涉及一种边坡在役锚索承载力检测装置与检测方法。

背景技术

预应力锚索在大型滑坡理、高陡边坡加固、深基坑支护、大坝加固等岩土工程中得到大量应用，采用预应力锚索技术预先对需加固工程施加较大的预应力,使得被加固的结构物保持稳定。但是大量的工程实践和理论研究证明,锚索在工程使用过程中，由于众多的因素影响，随着时间的推移预应力锚索的加固性能发生改变。锚索的预应力产生损失，极有可能失效。锚索的应力损失以及承载性能的降低,将对工程造成极大安全隐患。一旦锚索预应力损失到一定程度或锚索承载性能小于设计强度指标,被加固的结构物将随之发生破坏,而且采用预应力锚索加固的工程一般多为安全性要求较高的工程,如大坝、大型滑坡、高陡边坡等等,这些工程一旦发生突发破坏,将对人民的财产安全造成不可估量的巨大损失。因此，对锚索锚固状态进行检测和评估,通过检测和评估掌握锚索的承载能力，以便提前发现或预测锚固性能的不足,针对问题提前采取相应的处理措施来保证锚固工程的长期安全,成为解决前述问题的途径。

目前,对于锚索承载力长期的变化,一般选取有工程关键部位的代表性锚索安装锚索振弦式测力计,通过应力检测仪量测锚索承载力变化,以随时掌握锚索的承载力情况。但是,由于锚索测力计价格比较昂贵,会大大增加工程造价,造成当前大多锚固工程为节省造价而没有安装；而且锚索测力计在野外工作,受环境影响较大,工作寿命无法保证,一般只有2-3年的使用寿命。另外,由于除外露于锚孔外的小部分钢绞线外,锚索的大部分钢绞线都埋设在岩土体中,因此,也给在役锚索后期检测工作带来很大的困难。目前，国内有文献报道通过在既有锚索外露段二次外接钢绞线，采用反拉法进行锚索拉力检测，外接钢绞线为柔性结构，需要3组夹片和锚具才能实现检测，安装过程极其复杂，最外端钢绞线、夹片在张拉荷载作用下易发生突发破坏，安全性比较低。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，设计出一种边坡在役锚索承载力检测装置及检测方法，采用本装置及方法，可利用在役锚索外锚头端预留的钢绞线通过专门设计张拉装置进行张拉并根据力学原理分析得出在役锚索承载能力，实现对边坡锚固性能质量的检测及工程效果评价，提前发现和预测锚索承载力性能的变化规律，掌握锚固工程结构物的安全稳定性，以便及时对在役锚索采取承载力减载、超载措施，采用该装置进行承载力平衡，防止边坡锚固工程发生破坏。

本发明提供的一种边坡在役锚索承载力检测装置，包括

连接装置，用以与边坡在役锚索形成连接关系并向边坡在役锚索传递拉力；

张拉装置，设置于连接装置外围并与连接装置形成连接关系，用以向连接装置施加轴向拉力；

测试装置，用以测量张拉装置在施加拉力时连接装置以及边坡在役锚索的外露部分钢绞线以及自由段的位移量，进而得出边坡在役锚索的外露部分钢绞线刚发生位移时刻的拉力值大小也即边坡在役锚索的承载力；

其中，

连接装置包括四孔限位筒、四孔筒型工具锚、第二锥形夹片和第一螺母，四孔限位筒的端面抵持于边坡在役锚索着力结构顶面上，四孔筒型工具锚紧贴于四孔限位筒上，边坡在役锚索的外露部分钢绞线经四孔限位筒的孔中穿入，第二锥形夹片插在四孔筒型工具锚的锚孔中，边坡在役锚索的外露部分钢绞线经第二锥形夹片中穿出，第二锥形夹片在边坡在役锚索的外露部分钢绞线的拉力作用下锁定于四孔筒型工具锚的锚孔中；

张拉装置包括钢撑筒、定位螺丝、千斤顶、第二钢垫板、应变测力计、第二螺母和拉杆，钢撑筒的前端面抵持于边坡在役锚索着力结构顶面上且罩在连接装置的外侧，千斤顶通过定位螺丝固定于钢撑筒的端部，拉杆的一端与四孔筒型工具锚可拆卸式连接，拉杆的另一端通过第二螺母锁定于千斤顶上，第二螺母与千斤顶之间的拉杆上还锁定有应变测力计和第二钢垫板，第二钢垫板与千斤顶紧密贴合，千斤顶通过油管与油泵连接；

测试装置包括位移计、第一数据线、测试仪、计算机和第二数据线，位移计的两端分别固定于千斤顶和应变测力计上，位移计通过第一数据线与测试仪连接，测试仪通过第二数据线与计算机连接。

进一步的，所述的边坡在役锚索着力结构包括第一钢垫板、在役锚索工作锚具和第一锥形夹片，第一钢垫板紧贴于支撑结构体上，在役锚索工作锚具抵持于第一钢垫板上，第一锥形夹片插入在役锚索工作锚具的锚孔中，边坡在役锚索的外露部分钢绞线经第一钢垫板穿入并从第一锥形夹片中穿出，第一锥形夹片在边坡在役锚索的外露部分钢绞线的拉力作用下锁定于在役锚索工作锚具中。

进一步的，所述的四孔筒型工具锚的锚孔为上宽下窄的锥形孔，四孔筒型工具锚的内壁上开设有连接内螺纹。

进一步的，所述的拉杆为实心柱状钢拉杆，拉杆的端部表面上开设有连接外螺纹，拉杆的端部螺纹连接有第一螺母，第一螺母的外壁上开设有连接外螺纹，第一螺母与四孔筒型工具锚螺纹连接，拉杆通过第一螺母与四孔筒型工具锚螺纹连接。

一种边坡在役锚索承载力检测方法，包括以下步骤：

S1、凿除边坡在役锚索外锚头，露出在役锚索工作锚具及经第一锥形夹片中穿出的边坡在役锚索的外露部分钢绞线，外露部分钢绞线的长度不小于8cm；

S2、在在役锚索工作锚具上安装四孔筒型工具锚，将第二锥形夹片插放入四孔筒型工具锚的锚孔中，将外露部分钢绞线穿过第二锥形夹片，外露部分钢绞线在第二锥形夹片的夹持下锁紧于四孔筒型工具锚的锚孔中；

S3、将第一螺母与四孔筒型工具锚螺纹连接，再将拉杆插入第一螺母中并使得拉杆与第一螺母螺纹连接，从而将拉杆与四孔筒型工具锚形成可拆卸式连接关系；

S4、在第一钢垫板上安装钢撑筒，钢撑筒与千斤顶用定位螺丝固定，钢撑筒的另一侧卡在四孔限位筒上且套在四孔筒型工具锚的外侧；

S5、将第二钢垫板、应变测力计、第二螺母依次穿过拉杆后安装于千斤顶顶部并旋紧第二螺母；

S6、将位移计一端固定于千斤顶侧壁且另一端顶在应变测力计悬空端侧壁上，对位移计进行位移调零；

S7、将位移计、应变测力计、测试仪、计算机逐一连接，并调试；

S8、分级张拉：通过千斤顶预加力至拉杆，拉杆传递主动力至在役锚索锚头处，刚开始预加力小于在役锚索被动力，位移主要为拉杆自身及装置间隙直接变形量，当施加预加力大于在役锚索被动力时，在役锚索外露部分钢绞线及自由段向外产生位移,则在役锚索残留的外露部分钢绞线刚产生位移时刻的拉力等于在役锚索被动力；

S9、将所测出的在役锚索被动力与所设计的在役锚索抗拉拔力进行对比分析，评定该在役锚索现有的质量是否符合规范要求；

S10、在完成所述步骤9后，进行拆卸，拆卸的顺序为：先卸载千斤顶预应力至零，随后依次拆卸千斤顶、钢撑筒、拉杆、四孔筒型工具锚。

本发明的有益效果是：采用本装置及方法，可利用在役锚索外锚头端预留的钢绞线通过专门设计张拉装置进行张拉并根据力学原理分析得出在役锚索承载能力，实现对边坡锚固性能质量的检测及工程效果评价，提前发现和预测锚索承载力性能的变化规律，掌握锚固工程结构物的安全稳定性，以便及时对在役锚索采取承载力减载、超载措施，采用该装置进行承载力平衡，防止边坡锚固工程发生破坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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是边坡在役锚索承载力检测装置检测状态下的剖面结构示意图；

图2是所述的拉杆的结构示意图；

图3是所述的钢撑筒的结构示意图；

图4是所述的四孔限位筒的结构示意图；

图5是所述的四孔筒型工具锚；

图6是所述的第一螺母的结构示意图；

图7是所述的第二螺母的结构示意图；

图8是所述的定位螺丝的结构示意图；

图9是所述的第二钢垫板的结构示意图

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-锚固段，2-自由段，3-围岩体，4-钻孔，5-钢绞线，6-注浆体，7-支撑结构体，8-第一钢垫板，9-在役锚索工作锚具，10-第一锥形夹片，11-在役锚索外锚头，12-四孔限位筒，13-四孔筒型工具锚，14-第二锥形夹片，15-第一螺母，16-钢撑筒，17-定位螺丝，18-千斤顶，19-油管，20-第二钢垫板，21-位移计，22-应变测力计，23-第二螺母，24-拉杆，25-第一数据线，26-测试仪，27-计算机，28-第二数据线。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例中的位移计21选用HCLY-60型高精度智能位移计；测试仪26选用HCLY-60型配套实用手持式智能测试仪；计算机27选用安装有相关软件的便携式计算机。

如图1-9所示，一种边坡在役锚索承载力检测装置，包括：

连接装置，用以与边坡在役锚索形成连接关系并向边坡在役锚索传递拉力；张拉装置，设置于连接装置外围并与连接装置形成连接关系，用以向连接装置施加轴向拉力；测试装置，用以测量张拉装置在施加拉力时连接装置以及边坡在役锚索的外露部分钢绞线以及自由段的位移量，进而得出边坡在役锚索的外露部分钢绞线刚发生位移时刻的拉力值大小也即边坡在役锚索的承载力。

连接装置包括四孔限位筒12、四孔筒型工具锚13、第二锥形夹片14和第一螺母15，四孔限位筒12的端面抵持于边坡在役锚索着力结构顶面上，四孔筒型工具锚13紧贴于四孔限位筒12上，边坡在役锚索的外露部分钢绞线经四孔限位筒12的孔中穿入，第二锥形夹片14插在四孔筒型工具锚13的锚孔中，边坡在役锚索的外露部分钢绞线经第二锥形夹片14中穿出，第二锥形夹片14在边坡在役锚索的外露部分钢绞线的拉力作用下锁定于四孔筒型工具锚13的锚孔中。

张拉装置包括钢撑筒16、定位螺丝17、千斤顶18、第二钢垫板20、应变测力计22、第二螺母23和拉杆24，钢撑筒16的前端面抵持于边坡在役锚索着力结构顶面上且罩在连接装置的外侧，千斤顶18通过定位螺丝17固定于钢撑筒16的端部，拉杆24的一端与四孔筒型工具锚13可拆卸式连接，拉杆24的另一端通过第二螺母23锁定于千斤顶18上，第二螺母23与千斤顶18之间的拉杆24上还锁定有应变测力计22和第二钢垫板20，第二钢垫板20与千斤顶18紧密贴合，千斤顶18通过油管19与油泵连接；

测试装置包括位移计21、第一数据线25、测试仪26、计算机27和第二数据线28，位移计21的两端分别固定于千斤顶18和应变测力计22上，位移计21通过第一数据线25与测试仪26连接，测试仪26通过第二数据线28与计算机27连接。

边坡在役锚索着力结构包括第一钢垫板8、在役锚索工作锚具9和第一锥形夹片10，第一钢垫板8紧贴于支撑结构体7上，在役锚索工作锚具9抵持于第一钢垫板8上，第一锥形夹片10插入在役锚索工作锚具9的锚孔中，边坡在役锚索的外露部分钢绞线经第一钢垫板8穿入并从第一锥形夹片10中穿出，第一锥形夹片10在边坡在役锚索的外露部分钢绞线的拉力作用下锁定于在役锚索工作锚具9中。

四孔筒型工具锚13的锚孔为上宽下窄的锥形孔，四孔筒型工具锚13的内壁上开设有连接内螺纹。

拉杆24为实心柱状钢拉杆，拉杆24的端部表面上开设有连接外螺纹，拉杆24的端部螺纹连接有第一螺母15，第一螺母15的外壁上开设有连接外螺纹，第一螺母15与四孔筒型工具锚13螺纹连接，拉杆24通过第一螺母15与四孔筒型工具锚13螺纹连接。

本装置的一个具体的应用为：油泵经油管19向千斤顶18提供液压，卡持于千斤顶18中的拉杆24在千斤顶18的拉力作用下被向外侧拔出，与拉杆24刚性连接的四孔筒型工具锚13被向外侧拔出，而被锁定于四孔筒型工具锚13中的边坡在役锚索的外露部分钢绞线被随之被向外拔出，而应变测力计22在千斤顶18端部固定的第二钢垫板20的挤压下发生变形，应变测力计22将变形值对应的压力值转换成电信号并将其传输至测试仪26中，而由于应变测力计22发生形变，对应地，位移计21跟随应变测力计22发生相应的应变，而应变的数值经位移计21传输至测试仪26中，测试仪26将位移计21测量的位移信息和应变测力计22测得的应力信息经第二数据线28发送至计算机27中进行计算，从而得出在役锚索被动力T值。

本发还提供了一种边坡在役锚索承载力检测方法，包括以下步骤：

第一步、凿除边坡在役锚索外锚头11，露出在役锚索工作锚具9及经第一锥形夹片10中穿出的边坡在役锚索的外露部分钢绞线，外露部分钢绞线的长度不小于8cm，必要时对其进行除锈处理；

第二步、在在役锚索工作锚具9上安装四孔筒型工具锚13，将第二锥形夹片14插放入四孔筒型工具锚13的锚孔中，将外露部分钢绞线穿过第二锥形夹片14，外露部分钢绞线在第二锥形夹片14的夹持下锁紧于四孔筒型工具锚13的锚孔中；

第三步、将第一螺母15与四孔筒型工具锚13螺纹连接，再将拉杆24插入第一螺母15中并使得拉杆24与第一螺母15螺纹连接，从而将拉杆24与四孔筒型工具锚13形成可拆卸式连接关系；

第四步、在第一钢垫板8上安装钢撑筒16，钢撑筒16与千斤顶18用定位螺丝17固定，钢撑筒16的另一侧卡在四孔限位筒12上且套在四孔筒型工具锚13的外侧；

第五步、将第二钢垫板20、应变测力计22、第二螺母23依次穿过拉杆24后安装于千斤顶18顶部并旋紧第二螺母23；

第六步、将位移计21一端固定于千斤顶18侧壁且另一端顶在应变测力计22悬空端侧壁上，对位移计21进行位移调零；

第七步、将位移计21、应变测力计22、测试仪26、计算机27逐一连接，并调试；

第八步、分级张拉：采取分级张拉法，通过千斤顶预加力P(主动力)至张拉杆，张拉杆传递主动力至在役锚索锚头(被动力，即现存锚固力T)处，刚开始P小于T，位移主要为张拉杆自身及装置间隙直接变形量，当施加主动力P大于在役锚索被动力T时，在役锚索外露部分钢绞线及自由段向外产生位移，认为在役锚索残留的外露部分钢绞线刚产生位移时刻的外拉力P等于在役锚索被动力T；

第九步、将所测出的在役锚索被动力与所设计的在役锚索抗拉拔力进行对比分析，评定该在役锚索现有的质量是否符合规范要求；

第十步、将所测出的在役锚索被动力T与所设计的在役锚索抗拉拔力进行对比分析，评定该在役锚索现有的质量是否符合规范要求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种边坡在役锚索承载力检测装置，其特征在于，包括

连接装置，用以与边坡在役锚索形成连接关系并向边坡在役锚索传递拉力；

张拉装置，设置于连接装置外围并与连接装置形成连接关系，用以向连接装置施加轴向拉力；

测试装置，用以测量张拉装置在施加拉力时连接装置以及边坡在役锚索的外露部分钢绞线以及自由段的位移量，进而得出边坡在役锚索的外露部分钢绞线刚发生位移时刻的拉力值大小也即边坡在役锚索的承载力；

其中，

连接装置包括四孔限位筒、四孔筒型工具锚、第二锥形夹片和第一螺母，四孔限位筒的端面抵持于边坡在役锚索着力结构顶面上，四孔筒型工具锚紧贴于四孔限位筒上，边坡在役锚索的外露部分钢绞线经四孔限位筒的孔中穿入，第二锥形夹片插在四孔筒型工具锚的锚孔中，边坡在役锚索的外露部分钢绞线经第二锥形夹片中穿出，第二锥形夹片在边坡在役锚索的外露部分钢绞线的拉力作用下锁定于四孔筒型工具锚的锚孔中；

张拉装置包括钢撑筒、定位螺丝、千斤顶、第二钢垫板、应变测力计、第二螺母和拉杆，钢撑筒的前端面抵持于边坡在役锚索着力结构顶面上且罩在连接装置的外侧，千斤顶通过定位螺丝固定于钢撑筒的端部，拉杆的一端与四孔筒型工具锚可拆卸式连接，拉杆的另一端通过第二螺母锁定于千斤顶上，第二螺母与千斤顶之间的拉杆上还锁定有应变测力计和第二钢垫板，第二钢垫板与千斤顶紧密贴合，千斤顶通过油管与油泵连接；

测试装置包括位移计、第一数据线、测试仪、计算机和第二数据线，位移计的两端分别固定于千斤顶和应变测力计上，位移计通过第一数据线与测试仪连接，测试仪通过第二数据线与计算机连接。

2.根据权利要求1所述的一种边坡在役锚索承载力检测装置，其特征在于，所述的边坡在役锚索着力结构包括第一钢垫板、在役锚索工作锚具和第一锥形夹片，第一钢垫板紧贴于支撑结构体上，在役锚索工作锚具抵持于第一钢垫板上，第一锥形夹片插入在役锚索工作锚具的锚孔中，边坡在役锚索的外露部分钢绞线经第一钢垫板穿入并从第一锥形夹片中穿出，第一锥形夹片在边坡在役锚索的外露部分钢绞线的拉力作用下锁定于在役锚索工作锚具中。

3.根据权利要求1所述的一种边坡在役锚索承载力检测装置，其特征在于，所述的四孔筒型工具锚的锚孔为上宽下窄的锥形孔，四孔筒型工具锚的内壁上开设有连接内螺纹。

4.根据权利要求1所述的一种边坡在役锚索承载力检测装置，其特征在于，所述的拉杆为实心柱状钢拉杆，拉杆的端部表面上开设有连接外螺纹，拉杆的端部螺纹连接有第一螺母，第一螺母的外壁上开设有连接外螺纹，第一螺母与四孔筒型工具锚螺纹连接，拉杆通过第一螺母与四孔筒型工具锚螺纹连接。

5.一种根据权利要求2所述的边坡在役锚索承载力检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、凿除边坡在役锚索外锚头，露出在役锚索工作锚具及经第一锥形夹片中穿出的边坡在役锚索的外露部分钢绞线，外露部分钢绞线的长度不小于8cm；

S2、在在役锚索工作锚具上安装四孔筒型工具锚，将第二锥形夹片插放入四孔筒型工具锚的锚孔中，将外露部分钢绞线穿过第二锥形夹片，外露部分钢绞线在第二锥形夹片的夹持下锁紧于四孔筒型工具锚的锚孔中；

S3、将第一螺母与四孔筒型工具锚螺纹连接，再将拉杆插入第一螺母中并使得拉杆与第一螺母螺纹连接，从而将拉杆与四孔筒型工具锚形成可拆卸式连接关系；

S4、在第一钢垫板上安装钢撑筒，钢撑筒与千斤顶用定位螺丝固定，钢撑筒的另一侧卡在四孔限位筒上且套在四孔筒型工具锚的外侧；

S5、将第二钢垫板、应变测力计、第二螺母依次穿过拉杆后安装于千斤顶顶部并旋紧第二螺母；

S6、将位移计一端固定于千斤顶侧壁且另一端顶在应变测力计悬空端侧壁上，对位移计进行位移调零；

S7、将位移计、应变测力计、测试仪、计算机逐一连接，并调试；

S8、分级张拉：通过千斤顶预加力至拉杆，拉杆传递主动力至在役锚索锚头处，刚开始预加力小于在役锚索被动力，位移主要为拉杆自身及装置间隙直接变形量，当施加预加力大于在役锚索被动力时，在役锚索外露部分钢绞线及自由段向外产生位移,则在役锚索残留的外露部分钢绞线刚产生位移时刻的拉力等于在役锚索被动力；

S9、将所测出的在役锚索被动力与所设计的在役锚索抗拉拔力进行对比分析，评定该在役锚索现有的质量是否符合规范要求；

S10、在完成所述步骤9后，进行拆卸，拆卸的顺序为：先卸载千斤顶预应力至零，随后依次拆卸千斤顶、钢撑筒、拉杆、四孔筒型工具锚。

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