CN209820951U - 一种预应力锚索支护效应衰减规律模拟试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种预应力锚索支护效应衰减规律模拟试验装置，它包括试验容器，所述试验容器的顶部安装有顶盖，所述试验容器内部填充有岩土试样，所述试验容器的两侧配合安装有锚墩，在锚墩的中心位置加工有通孔，两个所述通孔之间并贯穿岩土试样安装有塑料管，所述塑料管的内部贯穿安装有锚索，所述锚索的两端分别通过锚索锚夹具锚固在锚墩上，在锚索锚夹具和锚墩之间设置有锚索测力计；所述试验容器的外部安装有用于渗水的渗水装置。通过监测锚索锚固力变化过程，了解地质条件及地下水环境对锚索支护效果的影响情况，分析研究预应力锚索支护效应衰减规律。
Description
技术领域
本实用新型涉及预应力锚索性能研究技术领域，尤其涉及一种预应力锚索支护效应衰减规律模拟试验装置。
背景技术
在边坡或地下洞室施工过程中，常常为保证岩土体结构稳定，采取预应力锚索支护方式进行加固。受地质条件、地下水环境、结构变化或材料腐蚀等因素影响，预应力锚索支护结构在经历较长时间之后，支护效果会逐渐衰减。
然而，目前针对预应力锚索支护效应衰减规律的研究较少，在现行的支护结构设计中，未采取针对性的防护措施；对已实施支护结构，也缺乏相应的评价办法，一般想了解已支护的锚索结构、材料及岩土体特性变化，只能采用锚索挖掘的方式，该方式破坏锚索支护结构，施工成本及难度均较大。
实用新型内容
本实用新型为研究在不同地质条件及地下水环境中，经长时间作用，预应力锚索结构及材料特性等变化情况，通过监测锚索锚固力变化过程，了解地质条件及地下水环境对锚索支护效果的影响情况，分析研究预应力锚索支护效应衰减规律。
为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的：一种预应力锚索支护效应衰减规律模拟试验装置，它包括试验容器，所述试验容器的顶部安装有顶盖，所述试验容器内部填充有岩土试样，所述试验容器的两侧配合安装有锚墩，在锚墩的中心位置加工有通孔，两个所述通孔之间并贯穿岩土试样安装有塑料管，所述塑料管的内部贯穿安装有锚索，所述锚索的两端分别通过锚索锚夹具锚固在锚墩上，在锚索锚夹具和锚墩之间设置有锚索测力计；所述试验容器的外部安装有用于渗水的渗水装置。
所述试验容器采用方形不锈钢槽，所述方形不锈钢槽的两侧端采用开放式结构，在其槽壁上局部加工有细孔。
所述顶盖采用方形不锈钢板，在顶盖上密集布置有细孔；所述顶盖通过螺栓固定在顶盖的顶部。
所述锚墩采用梯形墩台外形，所述锚墩的大端面与试验容器的端面尺寸相配合并与其构成滑动配合，使其在试验容器的矩形槽内部移动。
所述塑料管采用圆形管，且所述塑料管根据试验目的不同，具有两种形式，一种为管壁上密集布置细孔，布置密度及孔洞大小满足液体的渗透要求，另一种为管壁无细孔，为不透水结构。
所述锚索采用钢绞线锚索或钢筋锚索。
所述锚索测力计通过信号线与监测设备相连，并始终实时监测预应力锚索的受力变化情况。
所述锚索锚夹具采用圆形板结构，在圆形板结构上均布加工有多个用于穿过锚索的通孔。
所述渗水装置包括渗水盒体，所述渗水盒体设置在顶盖的顶部，所述渗水盒体通过抽排水管道与水泵相连，所述水泵通过抽排水管道与方形容器相连通，所述方形容器内部盛放有地下水模拟液体；整个所述试验容器通过装置支架布置在方形容器的内部，并使其位于液面以上。
本实用新型有如下有益效果：
1、本实用新型可利用不同物理及力学特性的岩土体，模拟在不同的地质条件下，了解预应力锚索的受力及变化过程情况，分析地质条件对锚索支护效应的影响规律。
2、本实用新型可模拟在酸碱性、腐蚀性、流动状态等不同的地下水环境长期作用下，预应力锚索的受力及变化过程情况，分析不同地下水环境对锚索支护效应的影响规律。
3、本实用新型可在试验结束后，将预应力锚索进行放张，打开试验装置，对试验岩土样、锚索结构及材料等进行取样研究，分析不同地下水环境对岩土、锚索结构及材料等物理及力学特性的影响规律。
4、本实用新型可实现在同一环境下，设置多组试样进行模拟试验，达到同环境下对比试验目的，具有更好的可靠性。
5、本实用新型结构简单，制作方便，且试验功能多样，利用该试验装置进行预应力锚索支护效应衰减规律研究，分析随着时间推移，地下水环境、地质条件等因素对预应力锚索支护效应的影响规律，分析研究预应力锚索支护效应衰减规律。利用试验结论，可针对不同的地质条件及地下水环境，为延长支护效应制定防护措施，提供支护效果评价依据，具有较大的研究及应用价值。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型在静水条件下预应力锚索支护效应衰减规律模拟试验装置结构示意图。
图2为本实用新型的图1中A-A截面图。
图3为本实用新型的锚墩主视图。
图4为本实用新型的锚墩主剖视图。
图5为本实用新型的锚索测力计结构图。
图6为本实用新型的锚索锚夹具结构图。
图7为本实用新型动水条件下预应力锚索支护效应衰减规律模拟试验装置结构示意图。
图中：试验容器1、顶盖2、连接螺栓3、锚墩4、锚索测力计5、信号线6、锚索锚夹具7、锚索8、塑料管9、岩土试样10、渗水盒体11、抽排水管道12、水泵13、装置支架14、地下水模拟液体15、方形容器16、通孔17。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
请参阅图1-7，一种预应力锚索支护效应衰减规律模拟试验装置，它包括试验容器1，所述试验容器1的顶部安装有顶盖2，所述试验容器1内部填充有岩土试样10，所述试验容器1的两侧配合安装有锚墩4，在锚墩4的中心位置加工有通孔17，两个所述通孔17之间并贯穿岩土试样10安装有塑料管9，所述塑料管9的内部贯穿安装有锚索8，所述锚索8的两端分别通过锚索锚夹具7锚固在锚墩4上，在锚索锚夹具7和锚墩4之间设置有锚索测力计5；所述试验容器1的外部安装有用于渗水的渗水装置。通过上述模拟试验装置，主要应用于基础研究，掌握预应力锚索在不同地质条件及地下水环境下支护效应衰减规律，应力试验结论，在工程实践中制定出相应的处理措施，延长预应力锚索作用效应，为已实施的支护结构提供评价依据。
如在边坡或地下洞室支护结构中，因地质条件及地下水环境的影响，若不采取针对性防护措施，会导致部分预应力锚索支护效应大大折扣，使工程建筑在长期运行中存在较大安全隐患；针对已支护的预应力锚索，也无较好的办法在不损坏预应力锚索的前提下对支护效应进行评价。通过本试验装置可解决成本巨大、施工困难等问题，通过对环境的模拟，可以了解随着时间推移，岩土体特性、锚索结构及材料特性的变化情况，研究地质条件及地下水环境等对预应力锚索支护效应的影响规律，为工程防护措施及评价提供依据。
进一步的，所述试验容器1采用方形不锈钢槽，所述方形不锈钢槽的两侧端采用开放式结构，在其槽壁上局部加工有细孔。细孔的布置密度及孔洞大小满足液体的渗透要求。
进一步的，所述顶盖2采用方形不锈钢板，在顶盖2上密集布置有细孔；所述顶盖2通过螺栓3固定在顶盖2的顶部。细孔布置密度及孔洞大小满足液体的渗透要求，在制样过程中，在试验容器1凹槽中填满岩土试样，对地质条件进行模拟，在试验容器1上盖上顶盖2，通过螺栓3固定。
进一步的，所述锚墩4采用梯形墩台外形，所述锚墩4的大端面与试验容器1的端面尺寸相配合并与其构成滑动配合，使其在试验容器1的矩形槽内部移动。在制样过程中，将锚墩放置在试验容器1两端，与试验容器1形成一个立方体容器，容器内填满岩土试样，盖上顶盖2，通过螺栓3实现连接固定，形成一个密闭的立方体。
进一步的，所述塑料管9采用圆形管，且所述塑料管9根据试验目的不同，具有两种形式，一种为管壁上密集布置细孔，布置密度及孔洞大小满足液体的渗透要求，另一种为管壁无细孔，为不透水结构。
进一步的，所述锚索8采用钢绞线锚索或钢筋锚索。锚索的具体结构可以根据需要研究的锚索结构进行定制。
进一步的，所述锚索测力计5通过信号线6与监测设备相连，并始终实时监测预应力锚索8的受力变化情况。通过上述结构的锚索测力计5能够将锚索8的预应力变化情况传递给监测装置，进而方便数据的分析和采集。
进一步的，所述锚索锚夹具7采用圆形板结构，在圆形板结构上均布加工有多个用于穿过锚索8的通孔。通过上述结构的锚索锚夹具7能够对锚索进行固定。
进一步的，所述渗水装置包括渗水盒体11，所述渗水盒体11设置在顶盖2的顶部，所述渗水盒体11通过抽排水管道12与水泵13相连，所述水泵13通过抽排水管道与方形容器16相连通，所述方形容器16内部盛放有地下水模拟液体15；整个所述试验容器1通过装置支架14布置在方形容器16的内部，并使其位于液面以上。通过采用上述结构的渗水装置，在使用过程中，其能够通过水泵13将方形容器16内部的地下水模拟液体15抽到渗水盒体11内部，进而通过渗水盒体11与试验容器1之间形成渗流，进而模拟不同地质条件及地下水环境下支护效应衰减规律，以及对锚索8的影响。
进一步的，所述方形容器16为方形容器，用于储放试验所用液体，模拟地下水环境，尺寸应满足试验需求。
进一步的，所述岩土试样10采用多种不同的类型，用于模拟不同地质条件，根据具体试验需求配置。
实施例2：
任意一项所述一种预应力锚索支护效应衰减规律模拟试验装置，包括以下步骤：
步骤一，将上述的锚索8穿过塑料管9，在试验容器1的内部填充试验所需要的岩土试样10，将顶盖2通过连接螺栓3固定在试验容器1的顶部；
步骤二，通过锚索锚夹具7与锚墩4相配合，将其张拉布置在试验容器1的内部；并预先在锚索锚夹具7与锚墩4之间布置锚索测力计5；
步骤三，此处存在两种试验方式，第一种是将试验容器1浸泡在方形容器16中；第二种是开启渗水装置，通过渗水装置的水泵13抽取方形容器16内部的地下水模拟液体15到渗水盒体11内部，通过渗水盒体11将地下水模拟液体15通过渗漏的方式渗入到试验容器1内部的岩土试样10中；
步骤四，在试验过程中，通过锚索测力计5实时监测锚索8的预应力，并通过信号线6将所测得的预应力实时传递给监测设备，进而记录锚索8在酸碱性、腐蚀性、流动状态等不同的地下水环境长期作用下，预应力锚索8的受力及变化过程情况，分析不同地下水环境对锚索支护效应的影响规律；
步骤五，试验结束后，将预应力锚索8进行放张，打开试验装置，对试验岩土样、锚索结构及材料进行取样研究，分析不同地下水环境对岩土、锚索结构及材料物理及力学特性的影响规律。
上述实施例用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种预应力锚索支护效应衰减规律模拟试验装置，其特征在于：它包括试验容器（1），所述试验容器（1）的顶部安装有顶盖（2），所述试验容器（1）内部填充有岩土试样（10），所述试验容器（1）的两侧配合安装有锚墩（4），在锚墩（4）的中心位置加工有通孔（17），两个所述通孔（17）之间并贯穿岩土试样（10）安装有塑料管（9），所述塑料管（9）的内部贯穿安装有锚索（8），所述锚索（8）的两端分别通过锚索锚夹具（7）锚固在锚墩（4）上，在锚索锚夹具（7）和锚墩（4）之间设置有锚索测力计（5）；所述试验容器（1）的外部安装有用于渗水的渗水装置。
2.根据权利要求1所述的一种预应力锚索支护效应衰减规律模拟试验装置，其特征在于：所述试验容器（1）采用方形不锈钢槽，所述方形不锈钢槽的两侧端采用开放式结构，在其槽壁上局部加工有细孔。
3.根据权利要求1所述的一种预应力锚索支护效应衰减规律模拟试验装置，其特征在于：所述顶盖（2）采用方形不锈钢板，在顶盖（2）上密集布置有细孔；所述顶盖（2）通过螺栓（3）固定在顶盖（2）的顶部。
4.根据权利要求1所述的一种预应力锚索支护效应衰减规律模拟试验装置，其特征在于：所述锚墩（4）采用梯形墩台外形，所述锚墩（4）的大端面与试验容器（1）的端面尺寸相配合并与其构成滑动配合，使其在试验容器（1）的矩形槽内部移动。
5.根据权利要求1所述的一种预应力锚索支护效应衰减规律模拟试验装置，其特征在于：所述塑料管（9）采用圆形管，且所述塑料管（9）根据试验目的不同，具有两种形式，一种为管壁上密集布置细孔，布置密度及孔洞大小满足液体的渗透要求，另一种为管壁无细孔，为不透水结构。
6.根据权利要求1所述的一种预应力锚索支护效应衰减规律模拟试验装置，其特征在于：所述锚索（8）采用钢绞线锚索或钢筋锚索。
7.根据权利要求1所述的一种预应力锚索支护效应衰减规律模拟试验装置，其特征在于：所述锚索测力计（5）通过信号线（6）与监测设备相连，并始终实时监测预应力锚索（8）的受力变化情况。
8.根据权利要求1所述的一种预应力锚索支护效应衰减规律模拟试验装置，其特征在于：所述锚索锚夹具（7）采用圆形板结构，在圆形板结构上均布加工有多个用于穿过锚索（8）的通孔。
9.根据权利要求1所述的一种预应力锚索支护效应衰减规律模拟试验装置，其特征在于：所述渗水装置包括渗水盒体（11），所述渗水盒体（11）设置在顶盖（2）的顶部，所述渗水盒体（11）通过抽排水管道（12）与水泵（13）相连，所述水泵（13）通过抽排水管道与方形容器（16）相连通，所述方形容器（16）内部盛放有地下水模拟液体（15）；整个所述试验容器（1）通过装置支架（14）布置在方形容器（16）的内部，并使其位于液面以上。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111707560A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-09-25 | 威胜利工程有限公司 | 低温锚固性能试验的冷却结构 |
| CN111948046A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-11-17 | 山东大学 | 一种基于透明土的锚板拉拔试验装置、系统及方法 |
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