CN216712941U - 一种高反压下的洞内荷载试验顶部加固结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高反压下的洞内荷载试验顶部加固结构，包括数根锚杆、混凝土块和分散装置；所述混凝土块贴合固定于洞顶处，其下面为平面结构；所述锚杆呈辐射状植入洞顶围岩内，其一端位于所述混凝土块中；所述分散装置位于混凝土块下面用于扩大洞顶承压面积和分散承压力。本实用新型能够保证试验荷载很大情况下的试验洞围岩安全稳定，并且顶部加固结构安装方便、可重复利用，提高试验效率，减少试验费用。

Description

一种高反压下的洞内荷载试验顶部加固结构

技术领域

本实用新型属于材料力学试验加载设备技术领域，具体涉及一种高反压下的洞内荷载试验顶部加固结构。

背景技术

随着土石坝高度的不断增加，对筑坝料工程特性的研究显得格外重要，堆石料颗粒大小不一、组成结构分散、不均匀系数大，受力易发生颗粒破碎，工程性质较为复杂，由于堆石料没有黏聚力，一般认为堆石料颗粒之间剪胀、摩擦、破碎、颗粒重新排列是产生剪阻力的因素，土石坝等建筑正是依靠颗粒间的剪阻力的作用而稳定，因此，需要深入研究堆石料的强度和变形等工程特性。

鉴于水电工程辅助洞室较多，目前，利用辅助洞进行现场载荷试验较为流行，以此来确定堆石料的强度和变形等工程特性，然而，面对土石坝坝高不断的增加，现在已经达到300m级以上，堆石料承压能力必然也不断增加。进行洞内载荷实验时，试验传力设备施加于洞顶的作用力即反压力非常大，可达上千吨的作用力，而试验洞围岩本身的抗压能力有限,如何确保试验试验洞的稳定安全性，是值得解决的工程问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种高反压下的洞内荷载试验顶部加固结构，该结构能够保证试验荷载很大情况下的试验洞围岩安全稳定，并且顶部加固结构安装方便、可重复利用，提高试验效率，减少试验费用。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是一种高反压下的洞内荷载试验顶部加固结构，包括数根锚杆、混凝土块和分散装置；所述混凝土块贴合固定于洞顶处，其下面为平面结构；所述锚杆呈辐射状植入洞顶围岩内，其一端位于所述混凝土块中；所述分散装置位于混凝土块下面用于扩大洞顶承压面积和分散承压力。

优选地，所述锚杆长度3～9米，位于所述混凝土块边侧内的锚杆露出洞顶围岩外5～10cm。

优选地，所述锚杆成排间距设置于洞顶围岩内，其位于洞顶处的锚杆间排拒为50～100cm。

优选地，所述分散装置为等腰的倒梯形台或倒圆锥形台。

优选地，倒梯形台或倒圆锥形台为钢板包裹混凝土结构。

优选地，在钢板包裹混凝土结构的倒梯形台或倒圆锥形台顶部钢板为活动钢板，在倒梯形台或倒圆锥形台中设置有灌浆管，所述灌浆管两端贯通所述倒梯形台或倒圆锥形台的腰线钢板和顶部钢板。

优选地，所述倒梯形台或倒圆锥形台的底部尺寸为试验传力设备顶部侧边外扩10cm。

优选地，所述倒梯形台或倒圆锥形台高度为30～50cm，等腰斜边角度30°～60°。

本实用新型的高反压下的洞内荷载试验顶部加固结构，应用到荷载试验洞内，可以扩大顶部承压面积，有效分散围岩承担的荷载反力，增大围岩抗压能力。分散装置是预制构件，运输方便，可以提前制作，节省时间，其只需要在安装时候与侧向围岩紧密结合即可。由于分散装置顶部为活动钢板，除了活动钢板外，其余可拆卸下来，重复利用。

本实用新型能够保证试验荷载很大情况下的试验洞围岩安全稳定，并且顶部加固结构安装方便、可重复利用，提高试验效率，减少试验费用。

附图说明

图1是顶部加固结构结构示意图。

具体实施方式

针对上述技术方案，现举较佳实施例并结合图示进行具体说明。

在试验传力设备1的顶部正对的试验洞顶部围岩5处设置顶部加固结构。顶部加固结构包括：倒圆锥台2、混凝土块4、灌浆锚杆6。参看图1，其中，灌浆锚杆6，试验传力设备1顶部对应的洞顶位置处，以50～100cm的间排拒在洞顶围岩中植入数根成排的灌浆锚杆6，灌浆锚杆6呈辐射状植入洞顶内，灌浆锚杆6的一端伸出洞顶围岩5外。洞顶处的灌浆锚杆6间的间距相同。灌浆锚杆6长3～9m，外露5～10cm。距离灌浆锚杆6最外侧50～100cm各增加1排相同型号灌浆锚杆7，灌浆锚杆7的一端位于洞顶顶面平齐。

在灌浆锚杆6和灌浆锚杆7伸出洞顶围岩处设置有混凝土块4，混凝土块4与各灌浆锚杆(6、7)的端部结合形成钢筋混凝土，使混凝土块4一面与洞顶完全贴合固定，其正对试验传力设备顶部的一面为平面。灌浆锚杆7的一端位于混凝土块4的边侧处，混凝土块4的混凝土为自密实混凝土C40～C50。

在混凝土块4的下面设置有扩大洞顶承压面积和分散承压力的分散装置2。分散装置结构为倒圆锥台或倒梯形台结构。以倒圆锥台为例说明。倒圆锥台2的纵截面为等腰倒梯形结构，由钢板包裹混凝土组成。倒圆锥台高度为30～50cm，与试验传力设备1顶部接触面为底部，其尺寸为试验传力设备1顶部两侧各外扩10cm，倒圆锥台等腰斜边角度30°～60°；等腰倒圆锥台2顶部是可活动钢板；钢板材质Q345，厚15～30mm,混凝土C40～C50。倒圆锥台2腰线一侧混凝土中埋设1根φ50mm钢管3，其位置靠近腰线边。钢管3一端穿过倒圆锥台顶部钢板，另一端穿透倒圆锥台2的腰线处钢板，通过钢管3将倒圆锥台2的腰线外侧空间与顶部上面的空间贯通。在使用时，试验传力设备的顶部抵压在倒圆锥台2的底部下面，通过混凝土块4和倒圆锥台2增大承压面积和抗压能力，有效分散了围岩承担的荷载反力。

在顶部加固结构施工方法：先在洞顶围岩5处植入灌浆锚杆6和灌浆锚杆7。然后将倒圆锥台2放置在试验传力设备的顶部，通过试验传力设备顶部将倒圆锥台2固定在灌浆锚杆6和灌浆锚杆7下面，使灌浆锚杆7靠近倒圆锥台2顶部边缘处，在倒圆锥台2与洞顶之间形成空腔。通过钢管3将自密实混凝土灌入空腔中形成混凝土块4。倒圆锥台2为预制件，其顶部钢板为活动钢板。预制的倒圆锥台节省施工时间，由于其顶部钢板为活动钢板，在混凝土块4浇筑时，可以起到浇筑模板的作用，在试验结束后，方便倒梯形台拆除，可重复利用。

上述倒圆锥台也可以是倒梯形台结构，其底部和顶部为方形结构。

本实用新型的高反压下的洞内荷载试验顶部加固结构，该结构应用到荷载试验洞内，顶部锚杆与自密实的混凝土块4结合，增大围岩抗压能力；等腰倒圆锥台进一步加固，利用倒圆锥台及锚杆的辐射状结构，扩大顶部承压面积，有效分散了围岩承担的荷载反力。倒圆锥台是预制构件，运输方便，可以提前制作，节省时间，其只需要在安装时候与侧向围岩紧密结合即可。另外，倒圆锥台顶部是可活动钢板，其一方面为梯形台提供顶面，一方面为上部空腔浇筑自密实混凝土提供浇筑模板，试验结束后，等腰倒圆锥台除了顶部留着试验洞顶拱，其余可拆卸下来，重复利用。

Claims (8)

1.一种高反压下的洞内荷载试验顶部加固结构，其特征在于，包括数根锚杆、混凝土块和分散装置；所述混凝土块贴合固定于洞顶处，其下面为平面结构；所述锚杆呈辐射状植入洞顶围岩内，其一端位于所述混凝土块中；所述分散装置位于混凝土块下面用于扩大洞顶承压面积和分散承压力。

2.根据权利要求1所述的洞内荷载试验顶部加固结构，其特征在于，所述锚杆长度3～9米，位于所述混凝土块边侧内的锚杆露出洞顶围岩外5～10cm。

3.根据权利要求1所述的洞内荷载试验顶部加固结构，其特征在于，所述锚杆成排间距设置于洞顶围岩内，其位于洞顶处的锚杆间排拒为50～100cm。

4.根据权利要求1所述的洞内荷载试验顶部加固结构，其特征在于，所述分散装置为等腰的倒梯形台或倒圆锥形台。

5.根据权利要求1所述的洞内荷载试验顶部加固结构，其特征在于，倒梯形台或倒圆锥形台为钢板包裹混凝土结构。

6.根据权利要求5所述的洞内荷载试验顶部加固结构，其特征在于，在钢板包裹混凝土结构的倒梯形台或倒圆锥形台顶部钢板为活动钢板，在倒梯形台或倒圆锥形台中设置有灌浆管，所述灌浆管两端贯通所述倒梯形台或倒圆锥形台的腰线钢板和顶部钢板。

7.根据权利要求4所述的洞内荷载试验顶部加固结构，其特征在于，所述倒梯形台或倒圆锥形台的底部尺寸为试验传力设备顶部侧边外扩10cm。

8.根据权利要求7所述的洞内荷载试验顶部加固结构，其特征在于，所述倒梯形台或倒圆锥形台高度为30～50cm，等腰斜边角度30°～60°。

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