本發(fā)明屬于力學(xué)研究技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種研究離層對錨桿作用荷載的試驗(yàn)裝置以及制作方法。

背景技術(shù)：

離層對錨桿產(chǎn)生荷載作用，為確定離層在發(fā)展過程中桿體的應(yīng)力分布形式及破壞規(guī)律，應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)測試，然而現(xiàn)場測試難度較大，首先很難確定出離層的位置及離層值大小，其次圍巖環(huán)境復(fù)雜，影響因素過多，試驗(yàn)離散性較大。室內(nèi)試驗(yàn)作為一種有效的研究手段，可以驗(yàn)證理論模型的正確性和適用性。試驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)是預(yù)留離層，并將試塊分離，本發(fā)明從設(shè)計(jì)的試塊形狀著手，對試塊進(jìn)行加固，采用千斤頂將加載將試塊分離，并設(shè)置位移監(jiān)測系統(tǒng)，應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)，組成了完整性試驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作簡單、試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性高的研究離層對錨桿作用荷載的試驗(yàn)裝置以及制作方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：本發(fā)明的一種研究離層對錨桿作用荷載的試驗(yàn)裝置，所述試驗(yàn)裝置包括“工”字型的試塊，所述試塊的水平對稱面上設(shè)有預(yù)留縫隙，“工”字型試塊的豎直段內(nèi)設(shè)貼有應(yīng)變片的錨桿，所述錨桿的兩端分別延伸至試塊的上下兩側(cè)；

所述“工”字型試塊的左右各形成一個(gè)凹槽，所述凹槽內(nèi)用于放置帶有第一千分表的液壓千斤頂，所述試塊的前后兩側(cè)均設(shè)有加固鋼架，所述加固鋼架沿凹槽的邊角位置設(shè)置，所述凹槽內(nèi)上下兩面均設(shè)有加固鋼板；

所述試塊上還設(shè)有位移量測系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述錨桿與預(yù)留縫隙之間的夾角為60°或90°。

優(yōu)選的，所述加固鋼架由鋼板及角鋼焊接成的。

優(yōu)選的，所述加固鋼板呈“凹”字形，并延伸至錨桿的前后兩側(cè)。

優(yōu)選的，所述錨桿設(shè)有三個(gè)，所述位移量測系統(tǒng)的第二千分表對應(yīng)中間的錨桿設(shè)置。

優(yōu)選的，任一錨桿上設(shè)有6個(gè)應(yīng)變片，其中3個(gè)位于預(yù)留縫隙的頂端，3個(gè)位于預(yù)留縫隙的底端。

優(yōu)選的，所述位移量測系統(tǒng)包括試塊前側(cè)設(shè)有兩個(gè)第二千分表，兩個(gè)第二千分表通過定位鋼板固定在預(yù)留縫隙的上下兩側(cè)。

本發(fā)明的另一方面，還包括一種研究離層對錨桿作用荷載的試驗(yàn)裝置的制作方法，其包括以下步驟：

(1)模具制作：根據(jù)“工”字型的試塊制作相應(yīng)的模具，模具采用木模板，模具底部設(shè)置泡沫板，在底部泡沫板設(shè)計(jì)位置處插入PVC管，預(yù)留鉆孔為后續(xù)的注漿錨固做好準(zhǔn)備；

(2)混凝土試塊制作：將混凝土分層澆筑到步驟(1)制作的模具內(nèi)，澆筑分兩部分，底層澆至預(yù)留縫隙位置停留小時(shí)，鋪一層塑料紙，再澆筑上側(cè)，試塊達(dá)到初凝后將PVC管拔出，試塊硬化拆模后，送往溫度標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室時(shí)行養(yǎng)護(hù)；

利用鋼板及角鋼焊接成的加固鋼架對千斤頂加載部位進(jìn)行局部加固；

(3)錨桿貼應(yīng)變片：將鋼筋上需要貼應(yīng)變片的位置打磨光滑，貼好應(yīng)變片，用環(huán)氧樹脂做防水處理；

(4)錨固劑制作：制作錨固劑，可直接灌入到鉆孔中，再將測試錨桿插入，等待錨固劑凝固，貼有應(yīng)變片的錨桿即固定在“工”字型的試塊內(nèi)部；

(5)位移量測系統(tǒng)設(shè)置：測試位移的第二千分表通過定位鋼板固定在試塊上，預(yù)留縫隙上下兩側(cè)各安裝一個(gè)，測兩個(gè)第二千分表的位移之和，兩側(cè)錨桿處的位移則通過塞尺量測，最后取平均值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

1、巖石材料采用自制混凝土試塊模擬，為使試塊分離，需要對試塊加載，加載選用千斤頂將試塊頂開，為加載方便，試塊做成“工字型”。

2、可通過在錨桿上貼應(yīng)變片，監(jiān)測離層引起的錨桿附加應(yīng)力分布規(guī)律；可研究離層作用下錨桿的受力過程，及破壞規(guī)律，可研究2種不同工況下，錨桿的應(yīng)力分布：一種是錨桿與離層垂直，一種是錨桿與離層呈一定角度，研究錨桿受拉、受拉剪2種不同情況的應(yīng)力分布及破壞規(guī)律。

3、通過記錄荷載和裂縫張開量值，得出離層值大小和錨桿軸力的關(guān)系，并與理論模型的關(guān)系曲線進(jìn)行對比。

附圖說明

圖1是本發(fā)明試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(錨桿與預(yù)留縫隙呈90°角)。

圖2是本發(fā)明試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(錨桿與預(yù)留縫隙呈60°角)。

圖3是加固鋼板的設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明試驗(yàn)裝置的前視圖(錨桿與預(yù)留縫隙呈90°角)。

圖5是本發(fā)明試驗(yàn)裝置的前視圖(錨桿與預(yù)留縫隙呈60°角)。

圖6是模具結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是錨桿與應(yīng)變片的連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是試塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是第二千分表的裝配結(jié)構(gòu)示意圖(省略液壓千斤頂、加固鋼架、加固鋼板)

圖中：

1-試塊，2-預(yù)留縫隙，3-錨桿，4-凹槽，5-液壓千斤頂，6-第一千分表，7-墊板，8-第二千分表，9-加固鋼架，10-加固鋼板，11-模具，12-泡沫板，13-PVC管，14-應(yīng)變片，15-定位鋼板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)說明。

如圖1-5所示，本發(fā)明的一種研究離層對錨桿作用荷載的試驗(yàn)裝置，所述試驗(yàn)裝置包括“工”字型的試塊1，試塊1的底端設(shè)有墊板7，所述試塊1內(nèi)設(shè)貼有應(yīng)變片的錨桿3，所述試塊1的中間位置設(shè)有水平延伸的預(yù)留縫隙2，所述試塊的左右凹槽4用于放置帶有第一千分表6的液壓千斤頂5，所述試塊1的前后兩側(cè)設(shè)有鋼板及角鋼焊接成的加固鋼架9，所述加固鋼架9沿凹槽的邊角位置設(shè)置，所述凹槽的上下兩端均設(shè)有“凹”字形的加固鋼板10。

所述錨桿與預(yù)留縫隙之間的夾角為90°或60°。

本發(fā)明的一種研究離層對錨桿作用荷載的試驗(yàn)裝置的制作方法，包括以下步驟：

(1)模具制作

如圖6所示，根據(jù)“工”字型的試塊的制作相應(yīng)的模具11，模具采用木模板，木模版具有以下優(yōu)點(diǎn)：板面平整光滑，可鋸，可鉆，拆裝方便，操作簡單，制作速度快，脫模方便且成本低。根據(jù)圖3所給尺寸，制作模具。為方便確定錨桿位置，模具底部設(shè)置泡沫板12，在底部泡沫板設(shè)計(jì)位置處插入PVC管13，PVC管的高度高于“工”字型的試塊的高度，預(yù)留鉆孔為后續(xù)的注漿錨固做好準(zhǔn)備。

(2)混凝土試塊制作

混凝土標(biāo)號為C30，按照配合比設(shè)計(jì)要求(水∶水泥∶砂∶石子＝0.38∶1∶1.11∶2.72) 稱重，將稱好的水泥和砂子加水?dāng)嚢?，最后再加入石子充分?jǐn)嚢?。將混凝土分層澆筑到步驟(1)制作的模具內(nèi)，澆筑分兩部分，底層澆至預(yù)留縫隙位置停留2小時(shí)，鋪一層塑料紙，再澆筑上側(cè)。試塊達(dá)到初凝后將PVC管拔出，試塊硬化拆模后，應(yīng)及時(shí)送往溫度20±3℃、濕度為90％以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室時(shí)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)好的試塊如圖8所示。

混凝土又名人工石，性質(zhì)類似于巖石，是脆性材料，抗壓但不抗拉、不抗剪，因此對試塊外還需進(jìn)行加固，通過鋼板及角鋼焊接成的加固鋼架對千斤頂加載部位進(jìn)行局部加固，加固后的試塊如圖4-5所示。

(3)錨桿貼應(yīng)變片

如圖7所示，將鋼筋上需要貼應(yīng)變片14的位置打磨光滑，光滑處的面積為5mm×10mm。在長度60cm的螺紋鋼筋上貼好應(yīng)變片14，用環(huán)氧樹脂做防水處理。箔應(yīng)變片大小為2mm×3mm，每根貼6個(gè)，上下兩側(cè)各貼3個(gè)，使得每根錨桿上均有3個(gè)應(yīng)變片位于預(yù)留縫隙上側(cè)，3個(gè)應(yīng)變片位于預(yù)留縫隙的下側(cè)。

(4)錨固劑制作

根據(jù)輔助試驗(yàn)確定使用G型植筋料作為錨桿錨固劑，將G型料按照一定比例與水拌和，該料流動(dòng)性好，可直接灌入到鉆孔中，再將測試錨桿插入，等待錨固劑凝固，貼有應(yīng)變片的錨桿即固定在“工”字型的試塊內(nèi)部。

(5)位移量測系統(tǒng)設(shè)置

如圖9所示，測試位移的第二千分表8設(shè)置在中間錨桿位置處，在試塊1上釘定位鋼板15，將第二千分表8安裝在固定在定位鋼板15上，預(yù)留縫隙上下兩側(cè)各安裝一個(gè)，測兩個(gè)第二千分表8的位移之和。兩側(cè)錨桿處的位移則通過塞尺量測，最后取平均值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

以上對本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。