[发明专利]锚杆室内拉伸—剪切试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种锚杆室内拉伸—剪切试验装置，属岩土工程技术领域，该装置主要用于锚杆拉伸与剪切组合作用下破坏行为的室内试验研究中。 

背景技术

锚杆支护是隧道、边坡等地面工程及采场、巷道等地下工程中常用的一种经济、高效的围岩加固方式。锚杆对围岩的加固作用主要体现在锚杆两大方面的力学行为：（1）轴向锚固作用：岩体开挖卸荷后，围岩向开挖空间内变形，锚杆由于阻碍围岩变形而产生轴向锚固力，由于锚杆具有较好的抗拉拔能力，因而对围岩形成较高的支护围压，从而有效抑制围岩的变形；（2）切向抗剪作用：由于开挖卸荷，围岩内原生的软弱结构面、节理、裂隙以及新生的裂隙面等发生剪切错动位移，进而导致锚杆承受一定的剪切力作用。目前，现行的锚杆支护安全设计只考虑了锚杆的轴向锚固作用，即锚杆的抗拉强度能否满足工程设计要求，然而，工程现场统计表明，在大埋深、高地应力作用的条件下，深部围岩锚杆的破坏往往是在拉伸与剪切综合作用下导致的，而并非单纯的拉伸断裂破坏。锚杆的拉伸—剪切受力破坏过程可概括描述如下：锚杆安装完毕后，由于围岩向开挖空间内变形导致锚杆受到较大的轴向拉伸力的作用，同时软弱结构面、节理、裂隙等发生剪切位移，使得锚杆受到剪切力作用，当锚杆所承受的轴向拉伸力与剪切力满足一定条件时发生屈服，进而形成断裂破坏。目前，国内外学者对锚杆在纯拉伸作用下破坏机制的研究较多，而对锚杆在拉伸与剪切综合作用的破坏行为研究极少，主要原因是缺少能够满足要求的室内试验装置，即能够合理模拟锚杆拉伸—剪切受力破坏过程、能够同时提供拉伸与剪切作用力的试验装置。

发明内容

针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种锚杆室内拉伸—剪切试验装置。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种锚杆室内拉伸—剪切试验装置，所述的试验装置由反力框架、水平加载系统、下剪切盒、竖向加载系统、水平导轨系统、上剪切盒、限位装置组成，反力框架呈敞口状，水平加载系统由水平加载千斤顶、水平荷载传感器、水平位移传感器组成，水平加载千斤顶固定安装在反力框架内侧壁上，限位装置固定安装在反力框架另一内侧壁上，限位装置与水平加载千斤顶中心轴线平行，且在同一竖直平面内，下剪切盒固定安装在反力框架内部底面上，下剪切盒试样安装室的底面上对称开有四个下剪切试样固定螺孔，竖向加载系统由第一竖向加载千斤顶、第二竖向加载千斤顶、第一竖向荷载传感器、第二竖向荷载传感器、第一竖向位移传感器、第二竖向位移传感器组成，第一竖向加载千斤顶和第二竖向加载千斤顶对称固定安装在下剪切盒两侧，且位于下剪切盒中心线上，第一竖向加载千斤顶和第二竖向加载千斤顶中心轴线所组成的平面垂直于水平加载千斤顶和限位装置中心轴线所组成的平面，水平导轨系统由升降床、第一滚排、第二滚排组成，升降床活动套装在下剪切盒外壁面上，升降床两翼上对称开有第一滚排凹槽、第二滚排凹槽，第一滚排、第二滚排分别置于第一滚排凹槽和第二滚排凹槽内，上剪切盒活动置于第一滚排和第二滚排上。

所述的第一竖向加载千斤顶和第二竖向加载千斤顶连接同一液压控制系统。

所述的上剪切盒呈敞口状，底部开有矩形通孔，矩形通孔的长度和宽度分别与下剪切盒试样安装室的长度和宽度一致。

由于采用了以上技术方案，本发明锚杆室内拉伸—剪切试验装置，可实现锚杆在不同轴向拉拔力作用下的剪切破坏试验，克服了传统锚杆室内试验装置只能进行纯拉伸测试的缺陷。本发明锚杆室内拉伸—剪切试验装置，水平导轨系统的结构设计，实现了上剪切盒沿水平加载方向的剪切移动，并能有效降低上剪切盒水平移动过程中的摩擦阻力；上剪切盒的结构设计，可实现竖向加载系统对上剪切盒及上剪切试样的竖向加载，进而实现对测试锚杆的轴向拉伸作用；竖向加载系统中的第一竖向加载千斤顶和第二竖向加载千斤顶连接同一液压控制系统，使得第一竖向加载千斤顶和第二竖向加载千斤顶在加载上升过程中位移保持同步，进而保证了测试锚杆在整个竖向加载过程中始终受到竖直向上的拉拔力。本发明结构设计合理、操作简便，利用本试验装置能够合理模拟实际工程现场中锚杆的拉伸—剪切破坏过程，对于获取锚杆的拉伸—剪切破坏试验数据、认识锚杆在拉伸与剪切综合作用下的破坏机制及锚杆支护工程的安全设计具有重要意义。

附图说明

图1是本发明锚杆室内拉伸—剪切试验装置的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是本发明试验装置的使用状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明锚杆室内拉伸—剪切试验装置作进一步详细的描述。

见附图。