[发明专利]一种对模型施加预应力锚杆的方法

说明书

技术领域

本发明属于工程地质技术领域，具体涉及一种相似模型试验中对模型施加预应力锚杆的方法。

背景技术

预应力锚杆(索)技术是一种高效、经济、实用的工程技术，因其能够充分调用工程地质体或构筑物自身潜在的稳定性并改善其内部应力状态，在大型、特大型工程的建设中有着广泛的应用。预应力锚索技术是一项工序复杂、制约因素较多、难以补救的隐蔽工程，因此，施工前的合理设计就显得极为重要。由于预应力锚杆(索)加固机理及其效果研究还不够深入，从理论上很难准确获知诸如单孔锚索承载力、锚杆间距、锚固深度、锚索倾角等参数。利用相似模型试验来模拟实际工程条件，根据模拟结果来对预应力锚杆(索)的施工参数进行设计，能够有效地弥补现有理论的不足。在模型实验中，预应力锚杆(索)能否正确施加是决定模型试验成败的关键因素。而事实上，试验模型的尺寸通常比较小，这给预应力锚杆(索)的施加带了相当大的难度。

发明内容

本发明的目的在于为模型试验提供了一种快速、简便、准确的预应力锚杆施加方法，解决了因模型尺寸小难以对其施加预应力锚杆、无法真实模拟实际情况的难题，进一步完善了模拟试验方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种对模型施加预应力锚杆的方法，包括以下步骤：a)成孔，根据孔径要求选择钻头，钻头尾部连接可传递动力的钢导线，在模型洞壁上成孔的位置设置一与孔同轴的钢导管，钻头携钢导线穿过钢导管在模型上成孔至要求深度后，撤去钢导管；b)安装模拟锚杆，并使之处于钻孔中央；c)注浆，浆液凝固后在锚杆外端部依次装上垫片和螺母；d)张拉并锁定锚杆。

所述步骤a)中孔径的大小根据模型试验相似比要求确定，然后通过调整钻头大小来施工不同孔径的孔。

所述步骤d)中张拉模拟锚杆时使用的是应力环，应力环由环体和装置在环内的压力传感器组成，传感器连接有应变示数表，自环体外壁向环心方向开有螺孔，螺孔与锚杆外端的螺纹相匹配；将应力环安装在锚杆的外端直到示数表有0.001-0.002mm的示数变化后将示数表调零，继续旋进应力环对模拟锚杆进行张拉直至应变示数达到规定值；旋进螺母直到示数表归零后旋出应力环。

所述步骤c)中注浆时浆液由注射器经中空软管注入钻孔，并控制钻孔内部浆液饱满。

本发明所述的技术方案利用钢导线为钻头传递动力，利用钢导管控制钻孔方向，具有方便实用、可操作性强的优点；采用注射器注浆，自制的小型应力环为模拟锚杆施加预应力，解决了传统大体积设备无法进入狭小空间作业的问题，且能够准却、直观地控制预应力施加量，对具有内部空间的模型尤其适合，如模拟洞室、地下厂房的模型。

附图说明

图1是本发明成孔步骤的示意图；

图2是本发明张拉步骤的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体步骤作进一步的说明。

如图1所示和图2所示，成孔时先根据孔径要求选择钻头1，钻头1尾部连接能够传递动力的钢导线3；在模型洞壁4上确定孔位后，先在该位置设置一个与钻孔5同轴的钢导管2，用以控制钻头1的方向。钻头1携钢导线3穿过钢导管2在模型上成孔至要求深度后，撤去钢导管2。取一根模拟锚杆6，一端插入钻孔5中并控制锚杆6使之处于钻孔5中央；锚杆6处于钻孔5外的一端车有螺纹。用注射器将配好的浆液7经软导管推入钻孔5深处，并使钻孔5内部浆液7饱满。待浆液7凝固之后在锚杆6的外端依次装上垫片8和螺母9。

应力环10由环体和装置在环内的压力传感器组成，传感器上带有应变示数表12，自环体外壁向环心方向开有螺孔11，螺孔11与锚杆6外端的螺纹相配合。将应力环10拧装到锚杆上，待示数表12有0.001-0.002mm的示数变化后将示数表12调零，继续旋进应力环10对锚杆6进行张拉直至示数表12上的应变示数达到规定值。旋进螺母9直到示数表12归零后旋出应力环10。