CN209690147U - 一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于隧道工程测试设备技术领域，尤其涉及一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置。本实用新型通过底座、三个反力架及分别固定在三个反力架上的切向拱架压力加载装置、轴向拱架压力加载装置、面力加载装置和带有指示表的油缸油压千斤顶动力源的技术方案，分别控制喷射混凝土与拱架不同加载方式，测试喷射混凝土与拱架间切向粘接强度及复杂应力状态下拱架力学行为。能够很好的模拟大断面隧道初期支护与围岩的实际力学状态，对喷射混凝土、钢拱架与土体粘结力实际力学状态进行精确的测试。
Description
技术领域
本实用新型属于隧道工程测试设备技术领域，尤其涉及一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置。
背景技术
喷射混凝土与钢拱架构成的初期支护与围岩的粘结性能是新奥法施工过程中衬砌结构受力状态的决定性因素之一。目前，规范中测试喷射混凝土与拱架间连接措施，多为法向抗拉拔经验值，但这与实际初期支护与围岩多呈现切向粘接受力状态不符。因此，需要一种能够测试喷射混凝土、钢拱架与土体粘结力实际力学状态的测试装置。
实用新型内容
本实用新型提供了一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置，目的在于提供一种能够精确测试喷射混凝土、钢拱架与土体粘结力实际力学状态的测试装置。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置，包括：
底座，上表面具有上部敞口用于承载待测物的置物盒，置物盒外侧壁连接有四根支柱，四根支柱分成两组，两组支柱相对对称设置；
三个反力架，其中两个连接在一组支柱上，另一个连接在另一组支柱上；
三组加载装置，分别连接在三个反力架上；
一组驱动装置，与三组加载装置分别连接，用于加载装置的驱动。
还包括位移测试装置和控制装置；所述的位移测试装置与待测物接触；所述的控制装置与驱动装置电连接。
所述的位移测试装置是微型位移传感器。
所述的四根支柱在相邻个两个支柱之间分别水平连接有支撑横杆。
所述的反力架包括切向反力架、轴向反力架和面力反力架；反力架包括切向反力架、轴向反力架和面力反力架均为平底“U”形；所述的切向反力架和轴向反力架水平连接在一组支柱的外侧面，切向反力架和轴向反力架的“U”形口朝内；切向反力架“U”形底边与支柱的距离小于轴向反力架“U”形底边与支柱的距离，所述的面力反力架水平连接在另一组支柱的外侧面，面力反力架的“U”形口朝内。
所述的切向反力架“U”形底边的下表面垂直连接有切向拱架压力加载装置，所述的轴向反力架“U”形底边的内侧面水平连接有轴向拱架压力加载装置，所述的面力反力架“U”形底边的下表面连接有面力加载装置，所述的面力加载装置的活动端连接有加载板。
所述的切向拱架压力加载装置、轴向拱架压力加载装置和面力加载装置均为液压千斤顶；液压千斤顶的底座分别垂直于切向反力架、轴向反力架和面力反力架固定连接。
所述的切向拱架压力加载装置和轴向拱架压力加载装置分别连接有三个，所述的面力加载装置连接有两个；所述的三个切向拱架压力加载装置和三个轴向拱架压力加载装置分成三组，每组包括一个切向拱架压力加载装置和一个轴向拱架压力加载装置，每组的切向拱架压力加载装置和轴向拱架压力加载装置相互垂直连接且轴心线相交。
所述的三个切向拱架压力加载装置和三个轴向拱架压力加载装置分别间距相同的连接在切向反力架和轴向反力架上。
所述的驱动装置是带有指示表的油缸和油压千斤顶动力源，通过液压管与加载装置连接且为加载装置提供动力。
有益效果：
本实用新型通过底座、三个反力架、三组加载装置和一组驱动装置有机结合的技术方案，分别控制喷射混凝土与拱架不同加载方式，测试喷射混凝土与拱架间切向粘接强度及复杂应力状态下拱架力学行为。能够很好的模拟大断面隧道初期支护与围岩的实际力学状态。能够对喷射混凝土、钢拱架与土体粘结力实际力学状态进行精确的测试。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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是本实用新型结构示意图；
图2是本实用新型放置拱架与加载装置连接示意图；
图3是本实用新型喷射完混凝土、实验完成后的状态示意图。
图中，1-底座；2-带有指示表的油缸和油压千斤顶动力源；3-置物盒；4-支柱；5-支撑横杆；6-切向反力架；7-轴向反力架；8-面力反力架；9-切向拱架压力加载装置；10-轴向拱架压力加载装置；11-面力加载装置；12-加载板。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一：
根据图1-3所示的一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置，包括：
底座1，上表面具有上部敞口用于承载待测物的置物盒3，置物盒3外侧壁连接有四根支柱4，四根支柱4分成两组，两组支柱4相对对称设置；
三个反力架，其中两个连接在一组支柱4上，另一个连接在另一组支柱4上；
三组加载装置，分别连接在三个反力架上；
一组驱动装置，与三组加载装置分别连接，用于加载装置的驱动。
在实际使用时，首先在置物盒3内填充密实土，然后在密实土上放置钢拱架并喷射混凝土，将喷射好的混凝土与三组加载装置相对边的侧面进行切割整理，待喷射的混凝土凝固后，利用加载装置对凝固的混凝土进行耦合加载，测试其应力应变关系。在实际应用时，本实用新型能够对仅加载钢拱架的测试、仅加载混凝土的实际测试以及加载有钢拱架的混凝土等不同方式的加载进行测试。本实用新型能够测试一根、两根、三根拱架存在时候的受力特征。本实施例中底座1的置物盒3是由底面为钢板、四周工字钢围成的，支柱4也采用工字钢，保证了本实用新型测试时的强度需要；本实施例中的三个反力架均采用的是钢质拱架，在具体应用时，也可以采用其他材质的反力架，只要满足测试的强度要求即可。
本实用新型通过分别控制喷射混凝土与拱架不同加载方式，测试喷射混凝土与拱架间切向粘接强度及复杂应力状态下拱架力学行为。可以很好的模拟大断面隧道初期支护与围岩的实际力学状态。能够对喷射混凝土、钢拱架与土体粘结力实际力学状态进行精确的测试。
实施例二：
根据图1-3所示的一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置，与实施例一的不同之处在于：还包括位移测试装置和控制装置；所述的位移测试装置与待测物接触；所述的控制装置与驱动装置电连接。
优选的是所述的位移测试装置是微型位移传感器。
在实际使用时，首先在置物盒3内填充密实土，然后在密实土上放置微型位移传感器，再进行混凝土的喷射，待混凝土凝固后进行测试。通过微型位移传感器测得位移的相关数据，获取的数据再发送给控制装置，实现加载力的控制。在工作过程中的土和混凝土交接界面接触的微型位移传感器及控制装置的设置，能够精确的测试出混凝土的相关数据。
实施例三：
根据图1-3所示的一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置，与实施例一的不同之处在于：所述的四根支柱4在相邻个两个支柱4之间分别水平连接有支撑横杆5。
在实际使用时，本实用新型的技术方案，保证了测试时底座1的强度要求，确保测试数据的精确性。
实施例四：
根据图1-3所示的一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置，与实施例一的不同之处在于：所述的反力架包括切向反力架6、轴向反力架7和面力反力架8；反力架包括切向反力架6、轴向反力架7和面力反力架8均为平底“U”形；所述的切向反力架6和轴向反力架7水平连接在一组支柱4的外侧面，切向反力架6和轴向反力架7的“U”形口朝内；切向反力架6“U”形底边与支柱4的距离小于轴向反力架7“U”形底边与支柱4的距离，所述的面力反力架8水平连接在另一组支柱4的外侧面，面力反力架8的“U”形口朝内。
在实际使用时，本实施例的技术方案，能够对混凝土进行面力加载、切向和轴向的合力的加载，使得测试更接近大断面隧道初期支护与围岩的实际力学状态的实际境况。
实施例五：
根据图1-3所示的一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置，与实施例四的不同之处在于：所述的切向反力架6“U”形底边的下表面垂直连接有切向拱架压力加载装置9，所述的轴向反力架7“U”形底边的内侧面水平连接有轴向拱架压力加载装置10，所述的面力反力架8“U”形底边的下表面连接有面力加载装置11，所述的面力加载装置11的活动端连接有加载板12。
优选的是所述的切向拱架压力加载装置9、轴向拱架压力加载装置10和面力加载装置11均为液压千斤顶；液压千斤顶的底座分别垂直于切向反力架6、轴向反力架7和面力反力架8固定连接。
本实施例中的加载板12采用的是工字钢，工字钢的采用既能满足测试需要，又能够节约成本。
在实际使用时，通过切向拱架压力加载装置9和轴向拱架压力加载装置10的共同作用下，能够对混凝土侧方施加不同角度的力，面力加载装置11加载为单一向下方向的力，使得测试的数据更加科学。
实施例六：
根据图1-3所示的一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置，与实施例五的不同之处在于：所述的切向拱架压力加载装置9和轴向拱架压力加载装置10分别连接有三个，所述的面力加载装置11连接有两个；所述的三个切向拱架压力加载装置9和三个轴向拱架压力加载装置10分成三组，每组包括一个切向拱架压力加载装置9和一个轴向拱架压力加载装置10，每组的切向拱架压力加载装置9和轴向拱架压力加载装置10相互垂直连接且轴心线相交。
优选的是所述的三个切向拱架压力加载装置9和三个轴向拱架压力加载装置10分别间距相同的连接在切向反力架6和轴向反力架7上。
在实际使用时，本技术方案的设计，能够使测试的数据更精确。
实施例七：
根据图1-3所示的一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置，与实施例五的不同之处在于：所述的驱动装置是带有指示表的油缸和油压千斤顶动力源2，通过液压管与加载装置连接且为加载装置提供动力。
在实际使用时，带有指示表的油缸的设计，使实验的操作人员能够随时掌握测试过程中所加载的力实际大小，便于测试数据的记录和后续的数据分析。
综上所述，本实用新型通过底座、三个反力架及分别固定在三个反力架上的切向拱架压力加载装置、轴向拱架压力加载装置、面力加载装置和带有指示表的油缸油压千斤顶动力源的技术方案，分别控制喷射混凝土与拱架不同加载方式，测试喷射混凝土与拱架间切向粘接强度及复杂应力状态下拱架力学行为。能够很好的模拟大断面隧道初期支护与围岩的实际力学状态，对喷射混凝土、钢拱架与土体粘结力实际力学状态进行精确的测试。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。
以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置，其特征在于，包括：
底座(1)，上表面具有上部敞口用于承载待测物的置物盒(3)，置物盒(3)外侧壁连接有四根支柱(4)，四根支柱(4)分成两组，两组支柱(4)相对对称设置；
三个反力架，其中两个连接在一组支柱(4)上，另一个连接在另一组支柱(4)上；
三组加载装置，分别连接在三个反力架上；
一组驱动装置，与三组加载装置分别连接，用于加载装置的驱动。
2.如权利要求1所述的一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置，其特征在于：还包括位移测试装置和控制装置；所述的位移测试装置与待测物接触；所述的控制装置与驱动装置电连接。
3.如权利要求2所述的一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置，其特征在于：所述的位移测试装置是微型位移传感器。
4.如权利要求1所述的一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置，其特征在于：所述的四根支柱(4)在相邻个两个支柱(4)之间分别水平连接有支撑横杆(5)。
5.如权利要求1所述的一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置，其特征在于：所述的反力架包括切向反力架(6)、轴向反力架(7)和面力反力架(8)；反力架包括切向反力架(6)、轴向反力架(7)和面力反力架(8)均为平底“U”形；所述的切向反力架(6)和轴向反力架(7)水平连接在一组支柱(4)的外侧面，切向反力架(6)和轴向反力架(7)的“U”形口朝内；切向反力架(6)“U”形底边与支柱(4)的距离小于轴向反力架(7)“U”形底边与支柱(4)的距离，所述的面力反力架(8)水平连接在另一组支柱(4)的外侧面，面力反力架(8)的“U”形口朝内。
6.如权利要求5所述的一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置，其特征在于：所述的切向反力架(6)“U”形底边的下表面垂直连接有切向拱架压力加载装置(9)，所述的轴向反力架(7)“U”形底边的内侧面水平连接有轴向拱架压力加载装置(10)，所述的面力反力架(8)“U”形底边的下表面连接有面力加载装置(11)，所述的面力加载装置(11)的活动端连接有加载板(12)。
7.如权利要求6所述的一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置，其特征在于：所述的切向拱架压力加载装置(9)、轴向拱架压力加载装置(10)和面力加载装置(11)均为液压千斤顶；液压千斤顶的底座分别垂直于切向反力架(6)、轴向反力架(7)和面力反力架(8)固定连接。
8.如权利要求7所述的一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置，其特征在于：所述的切向拱架压力加载装置(9)和轴向拱架压力加载装置(10)分别连接有三个，所述的面力加载装置(11)连接有两个；所述的三个切向拱架压力加载装置(9)和三个轴向拱架压力加载装置(10)分成三组，每组包括一个切向拱架压力加载装置(9)和一个轴向拱架压力加载装置(10)，每组的切向拱架压力加载装置(9)和轴向拱架压力加载装置(10)相互垂直连接且轴心线相交。
9.如权利要求8所述的一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置，其特征在于：所述的三个切向拱架压力加载装置(9)和三个轴向拱架压力加载装置(10)分别间距相同的连接在切向反力架(6)和轴向反力架(7)上。
10.如权利要求1所述的一种隧道初期支护与土质围岩粘结强度的测试装置，其特征在于：所述的驱动装置是带有指示表的油缸和油压千斤顶动力源(2)，通过液压管与加载装置连接且为加载装置提供动力。
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