【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及到錨塞體模型試驗，具體涉及一種隧道錨張拉加載試驗裝置及試驗方法。
技術(shù)介紹
1、隧道式錨碇(簡稱隧道錨)用于錨固懸索橋鋼纜，是懸索橋錨固體系中極為重要的一種錨固形式，尤其適用于我國西南山區(qū)高陡的巖質(zhì)邊坡。隧道開挖對隧道錨碇巖體強度及隧道錨可靠性影響極大，但由于隧道式錨碇體量巨大，通常只能采用縮尺試驗的方法對其進行研究，其中室內(nèi)縮尺模型試驗是研究隧道式錨碇的重要手段之一。
2、在實際工程中，有時會遇到隧道式錨碇與隧道空間交互的情況，若采用傳統(tǒng)的試驗方式，則不能準確的監(jiān)測隧道開挖對錨塞體的影響。故需深入探究隧道修建過程中對近接錨碇的影響以及工程運營后由于錨碇張拉引起圍巖應(yīng)力重分布對已建成隧道的影響。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的是提供一種隧道錨張拉加載試驗裝置及試驗方法，不僅可以提供較大拉力，實現(xiàn)逐級對錨碇進行加載試驗，且荷載施加后保持恒定，直到加載試驗完畢。
2、為達到上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：
3、第一方面，本專利技術(shù)提出一種隧道錨張拉加載試驗裝置，其關(guān)鍵在于：包括圍護模型、鋼絞線、拉力監(jiān)測器件、加載架、張拉機構(gòu)、應(yīng)變監(jiān)測器件、應(yīng)力監(jiān)測器件和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，所述圍護模型內(nèi)填充有圍巖材料形成的巖土體，在所述巖土體中預(yù)埋有隧道模型和錨碇模型，所述錨碇模型的一端位于隧道模型的上方且另一端位于隧道模型的下方，所述張拉機構(gòu)固定在反力架上，所述鋼絞線的兩端分別和錨碇模型與張拉機構(gòu)連接，在鋼絞線上設(shè)置所述拉力
4、所述巖土體沿隧道模型的長度方向形成有第一監(jiān)測面、第二監(jiān)測面、第三監(jiān)測面和第四監(jiān)測面，在第一監(jiān)測面和第二監(jiān)測面處的隧道模型上設(shè)置有所述應(yīng)變監(jiān)測器件，在第一監(jiān)測面和第二監(jiān)測面處的隧道模型和錨碇模型之間設(shè)置有所述應(yīng)力監(jiān)測器件，在第三監(jiān)測面和第四監(jiān)測面處的錨碇模型的周側(cè)設(shè)置有所述應(yīng)力監(jiān)測器件；
5、所述拉力監(jiān)測器件、應(yīng)變監(jiān)測器件、應(yīng)力監(jiān)測器件均和所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)電連接。
6、進一步的，所述加載架包括底部縱梁、立柱和頂部橫梁，兩根平衡設(shè)置的底部縱梁上分別固定有一根立柱，所述頂部橫梁跨接在兩根立柱的頂部之間，在頂部橫梁的上固定有定滑輪組件，在兩根底部縱梁和兩根立柱之間連接有安裝支架，在安裝支架上固定安裝所述張拉機構(gòu)，所述鋼絞線通過定滑輪組件的繞折后和張拉機構(gòu)相連接。
7、進一步的，所述安裝支架包括一根第一安裝橫梁、兩根安裝柱和一根第二安裝橫梁，所述第一安裝橫梁連接在兩根底部縱梁之間，所述第二安裝橫梁連接在兩根立柱之間，所述安裝柱的上下兩端分別和第一安裝橫梁、第二安裝橫梁固定連接，所述張拉機構(gòu)固定安裝于安裝柱靠近圍護模型的一側(cè)。
8、進一步的，所述第二安裝橫梁呈c字形結(jié)構(gòu)，其兩端和兩根立柱連接，所述第二安裝橫梁開口方向朝向圍護模型的一側(cè)。
9、進一步的，所述加載架還包括配重平臺，該配重平臺連接在背離圍護模型一側(cè)的兩根底部縱梁之間。
10、進一步的，在兩根底部縱梁之間還連接有底部橫梁，在所述立柱的兩側(cè)和底部縱梁之間連接有加強筋。
11、進一步的，所述張拉機構(gòu)包括安裝座、卷繞組件、驅(qū)動組件，所述安裝座安裝固定在所述加載架上，在所述安裝座內(nèi)固定安裝所述卷繞組件，所述鋼絞線與所述卷繞組件固定連接，所述驅(qū)動組件和所述卷繞組件驅(qū)動連接。
12、進一步的，所述驅(qū)動組件為手柄或電機或千斤頂，所述卷繞組件為自鎖式絞盤。
13、進一步的，所述拉力監(jiān)測器件采用拉力計，所述應(yīng)變監(jiān)測器件采用應(yīng)變片，所述應(yīng)力監(jiān)測器件采用土壓力盒。
14、第二方面，本專利技術(shù)還提出一種基于上述張拉加載裝置的隧道錨張拉加載試驗方法，包括如下步驟：
15、步驟1、用圍巖材料逐步向圍護模型內(nèi)填充形成巖土體；
16、步驟2、在第三監(jiān)測面和第四監(jiān)測面處的錨碇模型的周側(cè)設(shè)置所述應(yīng)力監(jiān)測器件，并將錨碇模型和鋼絞線相連接，然后在填充圍巖材料過程中將錨碇模型埋設(shè)在巖土體中，將應(yīng)力監(jiān)測器件的信號線引出圍護模型；
17、步驟3、在填充圍巖材料過程中將隧道模型埋設(shè)在錨碇模型上方的巖土體中，在第一監(jiān)測面和第二監(jiān)測面處的隧道模型和錨碇模型之間設(shè)置所述應(yīng)力監(jiān)測器件，在第一監(jiān)測面和第二監(jiān)測面處的隧道模型上設(shè)置所述應(yīng)變監(jiān)測器件，將應(yīng)力監(jiān)測器件和應(yīng)變監(jiān)測器件的信號線引出圍護模型；
18、步驟4、在鋼絞線上設(shè)置所述拉力監(jiān)測器件，將加載架設(shè)置在圍護模型的一側(cè)，并將鋼絞線和加載架上固定的張拉機構(gòu)相連接；
19、步驟5、將應(yīng)力監(jiān)測器件、應(yīng)力監(jiān)測器件和應(yīng)變監(jiān)測器件的信號線連接至數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)；
20、步驟6、開挖隧道，觀察并記錄應(yīng)力應(yīng)變變化情況；
21、步驟7、隧道貫通后，對錨碇模型通過張拉機構(gòu)進行張拉，并通過控制荷載大小完成加載，采集應(yīng)力應(yīng)變變化情況；
22、步驟8、將采集得到的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)進行分析并制圖。
23、本專利技術(shù)的顯著效果是：
24、1.本專利技術(shù)首先將圍巖材料填入圍護結(jié)構(gòu)模擬圍巖區(qū)域，再將錨碇模型和隧道放入模型，最后對錨碇模型進行張拉并采用掘進工具模擬隧道開挖，通過監(jiān)測試驗過程中巖土體土壓力及支護結(jié)構(gòu)應(yīng)變變化，可以準確模擬實際施工過程中圍巖與支護的受力情況，從而為實際工程提供理論數(shù)據(jù)，對后續(xù)工程具有借鑒意義。
25、2.本專利技術(shù)中提供的裝置可以提供較大拉力，實現(xiàn)逐級對錨碇進行加載試驗，得到錨碇模型正常承載狀態(tài)下周圍巖體的力學(xué)特性和超載狀態(tài)下的圍巖的力學(xué)變化規(guī)律。
26、3.本專利技術(shù)提供的裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，能夠有助于便捷快速的實現(xiàn)逐級對錨碇進行加載試驗。
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1.一種隧道錨張拉加載試驗裝置，其特征在于：包括圍護模型(10)、鋼絞線(20)、拉力監(jiān)測器件(30)、加載架(40)、張拉機構(gòu)(50)、應(yīng)變監(jiān)測器件(60)、應(yīng)力監(jiān)測器件(70)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)(80)，所述圍護模型(10)內(nèi)填充有圍巖材料形成的巖土體(11)，在所述巖土體(11)中預(yù)埋有隧道模型(12)和錨碇模型(17)，所述錨碇模型(17)的一端位于隧道模型(12)的上方且另一端位于隧道模型(12)的下方，所述張拉機構(gòu)(50)固定在反力架上，所述鋼絞線(20)的兩端分別和錨碇模型(17)與張拉機構(gòu)(50)連接，在鋼絞線(20)上設(shè)置所述拉力監(jiān)測器件(30)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道錨張拉加載試驗裝置，其特征在于：所述加載架(40)包括底部縱梁(41)、立柱(42)和頂部橫梁(43)，兩根平衡設(shè)置的底部縱梁(41)上分別固定有一根立柱(42)，所述頂部橫梁(43)跨接在兩根立柱(42)的頂部之間，在頂部橫梁(43)的上固定有定滑輪組件(44)，在兩根底部縱梁(41)和兩根立柱(42)之間連接有安裝支架，在安裝支架上固定安裝所述張拉機構(gòu)(50)，所述鋼絞線(20
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道錨張拉加載試驗裝置，其特征在于：所述安裝支架包括一根第一安裝橫梁(45)、兩根安裝柱(47)和一根第二安裝橫梁(46)，所述第一安裝橫梁(45)連接在兩根底部縱梁(41)之間，所述第二安裝橫梁(46)連接在兩根立柱(42)之間，所述安裝柱(47)的上下兩端分別和第一安裝橫梁(45)、第二安裝橫梁(46)固定連接，所述張拉機構(gòu)(50)固定安裝于安裝柱(47)靠近圍護模型(10)的一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隧道錨張拉加載試驗裝置，其特征在于：所述第二安裝橫梁(46)呈C字形結(jié)構(gòu)，其兩端和兩根立柱(42)連接，所述第二安裝橫梁(46)開口方向朝向圍護模型(10)的一側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道錨張拉加載試驗裝置，其特征在于：所述加載架(40)還包括配重平臺(48)，該配重平臺(48)連接在背離圍護模型(10)一側(cè)的兩根底部縱梁(41)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道錨張拉加載試驗裝置，其特征在于：在兩根底部縱梁之間還連接有底部橫梁(49)，在所述立柱(42)的兩側(cè)和底部縱梁(41)之間連接有加強筋(410)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道錨張拉加載試驗裝置，其特征在于：所述張拉機構(gòu)(50)包括安裝座(51)、卷繞組件(52)、驅(qū)動組件(53)，所述安裝座(51)安裝固定在所述加載架(40)上，在所述安裝座(51)內(nèi)固定安裝所述卷繞組件(52)，所述鋼絞線(20)與所述卷繞組件(52)固定連接，所述驅(qū)動組件(53)和所述卷繞組件(52)驅(qū)動連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的隧道錨張拉加載試驗裝置，其特征在于：所述驅(qū)動組件(53)為手柄或電機或千斤頂，所述卷繞組件(52)為自鎖式絞盤。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的隧道錨張拉加載試驗裝置，其特征在于：所述拉力監(jiān)測器件(30)采用拉力計，所述應(yīng)變監(jiān)測器件(60)采用應(yīng)變片，所述應(yīng)力監(jiān)測器件(70)采用土壓力盒。
10.一種基于權(quán)利要求1-9任一項所述的隧道錨張拉加載試驗裝置的試驗方法，其特征在于，包括如下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種隧道錨張拉加載試驗裝置，其特征在于：包括圍護模型(10)、鋼絞線(20)、拉力監(jiān)測器件(30)、加載架(40)、張拉機構(gòu)(50)、應(yīng)變監(jiān)測器件(60)、應(yīng)力監(jiān)測器件(70)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)(80)，所述圍護模型(10)內(nèi)填充有圍巖材料形成的巖土體(11)，在所述巖土體(11)中預(yù)埋有隧道模型(12)和錨碇模型(17)，所述錨碇模型(17)的一端位于隧道模型(12)的上方且另一端位于隧道模型(12)的下方，所述張拉機構(gòu)(50)固定在反力架上，所述鋼絞線(20)的兩端分別和錨碇模型(17)與張拉機構(gòu)(50)連接，在鋼絞線(20)上設(shè)置所述拉力監(jiān)測器件(30)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道錨張拉加載試驗裝置，其特征在于：所述加載架(40)包括底部縱梁(41)、立柱(42)和頂部橫梁(43)，兩根平衡設(shè)置的底部縱梁(41)上分別固定有一根立柱(42)，所述頂部橫梁(43)跨接在兩根立柱(42)的頂部之間，在頂部橫梁(43)的上固定有定滑輪組件(44)，在兩根底部縱梁(41)和兩根立柱(42)之間連接有安裝支架，在安裝支架上固定安裝所述張拉機構(gòu)(50)，所述鋼絞線(20)通過定滑輪組件(44)的繞折后和張拉機構(gòu)(50)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道錨張拉加載試驗裝置，其特征在于：所述安裝支架包括一根第一安裝橫梁(45)、兩根安裝柱(47)和一根第二安裝橫梁(46)，所述第一安裝橫梁(45)連接在兩根底部縱梁(41)之間，所述第二安裝橫梁(46)連接在兩根立柱(42)之間，所述安裝柱(47)的上下兩端分別和第一安裝橫梁(45)、第二安裝橫梁(46)固定連接，所述張拉機構(gòu)(50)固定安裝于...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李強，陳奉民，陳揚勇，李星余，靳曉光，王江華，張孝偉，徐劍，熊雅，黃果，將榮衡，余曉金，趙寒冰，孫建國，
申請(專利權(quán))人：中鐵長江交通設(shè)計集團有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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