CN211877636U - 一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，包括注浆模型筒、锚杆、液压千斤顶、浆液筒、注浆监测系统和空气动力系统；注浆模型筒内设置有土体和气腔，土体内预留有注浆通道，注浆通道内设置有气囊；液压千斤顶的数量为两个，液压千斤顶之间设置有支撑板，支撑板上设置有锚头固锁装置和注浆管；锚杆一端穿过支撑板紧固连接于锚头固锁装置内，另一端穿过气囊向气囊内腔延伸；注浆管一端与气囊内腔连通，注浆管另一端与浆液筒连接。本实用新型在考虑现地应力的基础上，对注浆过程注浆区域附近土体位移、超孔压、土压等进行监测，记录在不同注浆压力参数条件下锚杆拉拔力情况，克服传统锚杆施工记录数据单一、锚杆支护有效性差的缺陷。

Description

一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备

技术领域

本实用新型属于岩土工程技术领域，具体涉及一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备。

背景技术

随着国家经济发展日益趋盛和人们对美好生活需求渐多，越来越多的地铁、隧道工程被建造，基础设施建设施工过程会对周围地质环境和建筑物造成危害，锚注支护成为一种有效的加固防护手段。锚注支护是在锚杆孔成孔后对锚杆底端进行锚固，再放入注浆管进行注浆将锚杆锚固。传统施工过程中，锚杆承载力受注浆效率影响，在施工现场，由于受到多种施工因素的影响，注浆质量很难得到保障，随着时间增长，锚杆承载力减弱甚至低于原有设计值。对注浆过程附近土体性能进行监测并研究锚杆拉拔力与不同注浆参数之间的关系，是提高锚注支护有效性的重要途径之一。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，该量测设备在考虑现地应力的基础上，对注浆过程注浆区域附近土体位移、超孔压、土压等进行监测，记录在不同注浆压力参数条件下锚杆拉拔力情况，克服传统锚杆施工记录数据单一、锚杆支护有效性差的缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，包括注浆模型筒、锚杆、液压千斤顶、浆液筒、注浆监测系统和空气动力系统；

所述注浆模型筒内设置有土体和用于向土体施加压力的气腔，所述气腔设置于土体上方，所述注浆模型筒的侧壁开设有通口，所述土体内预留有注浆通道，所述注浆通道与所述通口连通，所述注浆通道内设置有气囊，所述气囊上开设有溢浆孔，所述溢浆孔外覆盖有橡胶套；

所述液压千斤顶的数量为两个，两个液压千斤顶分别设置于所述通口两侧且位于注浆模型筒同一外壁面上，两个液压千斤顶之间设置有支撑板，所述支撑板上设置有锚头固锁装置和注浆管；

所述锚杆一端穿过支撑板紧固连接于锚头固锁装置内，所述锚杆另一端向气囊内腔延伸；

所述注浆管一端与气囊内腔连通，所述注浆管另一端与浆液筒连接；

所述注浆监测系统包括埋设于土体内的土压计、孔压计和位移传感器；

所述空气动力系统包括空气压缩机和与空气压缩机连接的压力调节器，所述压力调节器与浆液筒和气腔分别连通。

上述的一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，所述气腔包括带孔承压板和储气囊，所述带孔承压板设置于土体上，所述储气囊设置于带孔承压板上。

上述的一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，所述锚杆的数量为两根，所述锚头固锁装置的数量为两个，所述注浆管在支撑板上的连接处位于两个锚头固锁装置之间。

上述的一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，两个所述液压千斤顶均包括底座和活塞，两个所述底座均安装于注浆模型筒上；所述支撑板设置于两个所述活塞之间且与两个活塞均固定连接。

上述的一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，两个所述液压千斤顶内均设置有荷重表，两个所述液压千斤顶均为RSC-3060液压千斤顶。

上述的一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，所述空气动力系统还包括高压空气储存桶，所述压力调节器包括进气口以及与进气口分别连通的第一出气连通口和第二出气连通口；

所述空气压缩机和压力调节器之间设置有第一管路，所述第一管路的一端与所述进气口连接，所述第一管路的另一端与空气压缩机连接；

所述压力调节器和浆液筒之间设置有第二管路，所述第二管路的一端与第一出气连通口连接，所述第二管路的另一端与浆液筒上部连通；

所述压力调节器和气腔之间设置有第三管路和第四管路，所述第三管路的一端与第二出气连通口连接，所述第三管路的另一端连接于高压空气储存桶上部；所述第四管路的一端连接于高压空气储存桶下部，所述第四管路的另一端与气腔连通。

上述的一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，所述第四管路远离高压空气储存桶的一端与储气囊连接，所述储气囊上设置有用于与第四管路连接的气嘴。

上述的一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，所述浆液筒和注浆管之间设置有第五管路，所述第五管路的一端连接于浆液筒下部，所述第五管路的另一端与注浆管连接。

上述的一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，所述土压计、孔压计和位移传感器均靠近注浆通道。

上述的一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，还包括与土压计、孔压计和位移传感器均连接的数据采集器，以及与数据采集器连接的工业电脑。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过设置注浆模型筒、锚杆、液压千斤顶、浆液筒、注浆监测系统和空气动力系统，在考虑现地应力的基础上，对注浆过程注浆区域附近土体位移、超孔压、土压等进行监测，记录在不同注浆压力参数条件下锚杆拉拔力情况，克服传统锚杆施工记录数据单一、锚杆支护有效性差的缺陷。

2、作为优选的，本实用新型中，气腔内设置有带孔承压板和储气囊，通过储气囊充气获得覆土压力源，充气后储气囊通过带孔承压板将覆土压力施加于土体上，施力均匀，更有利于提高模拟的准确性。

3、作为优选的，本实用新型中，气腔和压力调节器之间设置有高压空气储存桶，可以有效缓冲气体、稳定系统压力，有助于进一步保证充入储气囊内的气压稳定。

4、本实用新型原理可靠，具有很高的推广应用价值。

下面结合附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型锚杆与支撑板位置关系示意图；

图3为注浆通道形成过程注浆通道与气囊位置关系示意图。

附图标记说明：

1—注浆模型筒； 2—浆液筒； 3—土体；

4—气腔； 5—注浆管； 6—注浆通道；

7—土压计； 8—孔压计； 9—位移传感器；

10—空气压缩机； 11—压力调节器； 12—带孔承压板；

13—储气囊； 14—高压空气储存桶； 15—第一出气连通口；

16—第二出气连通口； 17—第一管路； 18—第二管路；

19—第三管路； 20—第四管路； 21—气嘴；

22—第五管路； 23—数据采集器； 24—工业电脑；

25—锚杆； 26—液压千斤顶； 27—气囊；

27-1—溢浆孔； 27-2—橡胶套； 28—支撑板；

29—锚头固锁装置。

具体实施方式

如图1～3所示，本实施例的一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，包括注浆模型筒1、锚杆25、液压千斤顶26、浆液筒2、注浆监测系统和空气动力系统；

所述注浆模型筒1内设置有土体3和用于向土体3施加压力的气腔4，所述气腔4设置于土体3上方，所述注浆模型筒1的侧壁开设有通口，所述土体3内预留有注浆通道6，所述注浆通道6与所述通口连通，所述注浆通道6内设置有气囊27，所述气囊27上开设有溢浆孔27-1，所述溢浆孔27-1外覆盖有橡胶套27-2；气囊27一部分延伸到注浆通道6外部，以使气囊27的囊口与注浆管5连通；气囊27为具有一定硬度的气囊27，气囊27上开设有溢浆孔27-1，溢浆孔27-1的数量为多个，溢浆孔27-1外覆盖有橡胶套27-2，溢浆孔27-1和橡胶套27-2使得气囊27内的浆液能够通过溢浆孔27-1进入土体3，而土体3中的水和颗粒难以进入气囊27中，形成单向注浆。

所述液压千斤顶26的数量为两个，两个液压千斤顶26分别设置于所述通口两侧且位于注浆模型筒1同一外壁面上，两个液压千斤顶26之间设置有支撑板28，所述支撑板28上设置有锚头固锁装置29和注浆管5；

所述锚杆25一端穿过支撑板28紧固连接于锚头固锁装置29内，所述锚杆25另一端向气囊27内腔延伸；支撑板28上开设有两种通孔，一种用于穿过注浆管5，另一种用于穿过锚杆25，锚头固锁装置29设置于支撑板28远离注浆模型筒1一侧的面上，锚杆25穿过支撑板28，锚杆25穿过支撑板28的部分紧固连接于锚头固锁装置29；

所述注浆管5一端与气囊27内腔连通，所述注浆管5另一端与浆液筒2连接；锚头固锁装置29为现有技术中常用锚头固锁装置，可以但不限于锚杆螺母紧固器；气囊27上开设有囊口和用于穿入锚杆25的穿入口，囊口和穿入口内设置有垫片，用以防止气体或浆液从囊口或穿入口渗漏。

所述注浆监测系统包括埋设于土体3内的土压计7、孔压计8和位移传感器9；

所述空气动力系统包括空气压缩机10和与空气压缩机10连接的压力调节器11，所述压力调节器11与浆液筒2和气腔4分别连通。通过压力调节器11实现对注浆压力和覆土压力调节，在注浆过程中调整注浆压力，可以确保注浆过程不发生劈裂，使浆液能够渗透进入土体颗粒间孔隙，提高渗透注浆效率。

通过设置注浆模型筒1、锚杆25、液压千斤顶26、浆液筒2、注浆监测系统和空气动力系统，在考虑现地应力的基础上，对注浆过程注浆区域附近土体位移、超孔压、土压等进行监测，记录在不同注浆压力参数条件下锚杆拉拔力情况，克服传统锚杆施工记录数据单一、锚杆支护有效性差的缺陷。

本实施例中，所述气腔4包括带孔承压板12和储气囊13，所述带孔承压板12设置于土体3上，所述储气囊13设置于带孔承压板12上。所述带孔承压板12上套设有橡皮膜；土体3装填于注浆模型筒1内，土体3上方预留一部分空间，该空间即为气腔4，气腔4由注浆模型筒1的顶板、部分侧壁和土体3上表面组成，具有一定容积，通过直接向气腔4内注入压缩空气即可完成对土体施压。本实施例中，作为优选的，气腔4还包括设置在该空间内的带孔承压板12和储气囊13，储气囊13设置于带孔承压板12上，带孔承压板12设置在土体3上，储气囊13的尺寸与该空间容积匹配，使充气后储气囊13在胀破强度范围内充满该空间，储气囊13充气后内部形成气压，对带孔承压板12产生压力，该压力作用于带孔承压板12进而传递给土体3，实现覆土压力的模拟，通过带孔承压板12进行压力传递，可以使覆土压力施加均匀，更有利于提高模拟的准确性。

本实施例中，所述锚杆25的数量为两根，所述锚头固锁装置29的数量为两个，所述注浆管5在支撑板28上的连接处位于两个锚头固锁装置29之间。

本实施例中，两个所述液压千斤顶26均包括底座和活塞，两个所述底座均安装于注浆模型筒1上；所述支撑板28设置于两个所述活塞之间且与两个活塞均固定连接。

本实施例中，两个所述液压千斤顶26内均设置有荷重表，两个所述液压千斤顶26均为RSC-3060液压千斤顶。

本实施例中，所述空气动力系统还包括高压空气储存桶14，所述压力调节器11包括进气口以及与进气口分别连通的第一出气连通口15和第二出气连通口16；

所述空气压缩机10和压力调节器11之间设置有第一管路17，所述第一管路17的一端与所述进气口连接，所述第一管路17的另一端与空气压缩机10连接；

所述压力调节器11和浆液筒2之间设置有第二管路18，所述第二管路18的一端与第一出气连通口15连接，所述第二管路18的另一端与浆液筒2上部连通；

所述压力调节器11和气腔4之间设置有第三管路19和第四管路20，所述第三管路19的一端与第二出气连通口16连接，所述第三管路19的另一端连接于高压空气储存桶14上部；所述第四管路20的一端连接于高压空气储存桶14下部，所述第四管路20的另一端与气腔4连通。高压空气储存桶14可以有效缓冲气体，稳定系统压力，有助于进一步保证充入气腔4内的气压稳定。

本实施例中，所述第四管路20远离高压空气储存桶14的一端与储气囊13连接，所述储气囊13上设置有用于与第四管路20连接的气嘴21。

本实施例中，所述浆液筒2和注浆管5之间设置有第五管路22，所述第五管路22的一端连接于浆液筒2下部，所述第五管路22的另一端与注浆管5连接。

本实施例中，所述土压计7、孔压计8和位移传感器9均靠近注浆通道6。

本实施例中，还包括与土压计7、孔压计8和位移传感器9均连接的数据采集器23，以及与数据采集器23连接的工业电脑24。

采用本实用新型进行注浆锚杆承载力量测的方法，包括以下步骤：

步骤一、将气囊27从通口中穿入到注浆模型筒1，深入到注浆模型筒1内部的气囊27延伸至与另一侧壁面接触，向气囊27内充入一定量气体，向注浆模型筒1内加入土体，压紧，即形成所述注浆通道6(如图3中所示意)；

步骤二、将拌和后浆液注入浆液筒2，调节压力调节器11使浆液筒2中的浆液经注浆管5、气囊27囊口进入气囊27内，浆液充满气囊27，继续充入浆液，气囊27内浆液从溢浆孔27-1进入土体3，对土体3进行渗透注浆；

步骤三、按照待模拟现地应力调节压力调节器11，对储气囊13进行充气，储气囊13压力通过带孔承压板12施加于土体3上；

步骤四、数据采集器23采集土压计7、孔压计8和位移传感器9的数据，记录注浆过程不同注浆参数对附近土层的影响；

步骤五、等待浆液终凝(一般工业上所用时间为28天左右)，启动液压千斤顶26对锚杆25施加拉力，对锚杆25承载力进行量测，通过液压千斤顶26内的荷重表所显示的荷重，采集记录数据。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何限制，凡是根据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，包括注浆模型筒(1)、锚杆(25)、液压千斤顶(26)、浆液筒(2)、注浆监测系统和空气动力系统；

所述注浆模型筒(1)内设置有土体(3)和用于向土体(3)施加压力的气腔(4)，所述气腔(4)设置于土体(3)上方，所述注浆模型筒(1)的侧壁开设有通口，所述土体(3)内预留有注浆通道(6)，所述注浆通道(6)与所述通口连通，所述注浆通道(6)内设置有气囊(27)，所述气囊(27)上开设有溢浆孔(27-1)，所述溢浆孔(27-1)外覆盖有橡胶套(27-2)；

所述液压千斤顶(26)的数量为两个，两个液压千斤顶(26)分别设置于所述通口两侧且位于注浆模型筒(1)同一外壁面上，两个液压千斤顶(26)之间设置有支撑板(28)，所述支撑板(28)上设置有锚头固锁装置(29)和注浆管(5)；

所述锚杆(25)一端穿过支撑板(28)紧固连接于锚头固锁装置(29)内，所述锚杆(25)另一端向气囊(27)内腔延伸；

所述注浆管(5)一端与气囊(27)内腔连通，所述注浆管(5)另一端与浆液筒(2)连接；

所述注浆监测系统包括埋设于土体(3)内的土压计(7)、孔压计(8)和位移传感器(9)；

所述空气动力系统包括空气压缩机(10)和与空气压缩机(10)连接的压力调节器(11)，所述压力调节器(11)与浆液筒(2)和气腔(4)分别连通。

2.根据权利要求1所述的一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，所述气腔(4)包括带孔承压板(12)和储气囊(13)，所述带孔承压板(12)设置于土体(3)上，所述储气囊(13)设置于带孔承压板(12)上。

3.根据权利要求1所述的一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，所述锚杆(25)的数量为两根，所述锚头固锁装置(29)的数量为两个，所述注浆管(5)在支撑板(28)上的连接处位于两个锚头固锁装置(29)之间。

4.根据权利要求1所述的一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，两个所述液压千斤顶(26)均包括底座和活塞，两个所述底座均安装于注浆模型筒(1)上；所述支撑板(28)设置于两个所述活塞之间且与两个活塞均固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，两个所述液压千斤顶(26)内均设置有荷重表，两个所述液压千斤顶(26)均为RSC-3060液压千斤顶。

6.根据权利要求1～5任一权利要求所述的一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，所述空气动力系统还包括高压空气储存桶(14)，所述压力调节器(11)包括进气口以及与进气口分别连通的第一出气连通口(15)和第二出气连通口(16)；

所述空气压缩机(10)和压力调节器(11)之间设置有第一管路(17)，所述第一管路(17)的一端与所述进气口连接，所述第一管路(17)的另一端与空气压缩机(10)连接；

所述压力调节器(11)和浆液筒(2)之间设置有第二管路(18)，所述第二管路(18)的一端与第一出气连通口(15)连接，所述第二管路(18)的另一端与浆液筒(2)上部连通；

所述压力调节器(11)和气腔(4)之间设置有第三管路(19)和第四管路(20)，所述第三管路(19)的一端与第二出气连通口(16)连接，所述第三管路(19)的另一端连接于高压空气储存桶(14)上部；所述第四管路(20)的一端连接于高压空气储存桶(14)下部，所述第四管路(20)的另一端与气腔(4)连通。

7.根据权利要求6所述的一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，所述第四管路(20)远离高压空气储存桶(14)的一端与储气囊(13)连接，所述储气囊(13)上设置有用于与第四管路(20)连接的气嘴(21)。

8.根据权利要求7所述的一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，所述浆液筒(2)和注浆管(5)之间设置有第五管路(22)，所述第五管路(22)的一端连接于浆液筒(2)下部，所述第五管路(22)的另一端与注浆管(5)连接。

9.根据权利要求1所述的一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，所述土压计(7)、孔压计(8)和位移传感器(9)均靠近注浆通道(6)。

10.根据权利要求1所述的一种考虑压力注浆锚杆承载力的量测设备，其特征在于，还包括与土压计(7)、孔压计(8)和位移传感器(9)均连接的数据采集器(23)，以及与数据采集器(23)连接的工业电脑(24)。

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