[发明专利]土层锚固体界面应力传递机理试验系统及试验方法

权利要求书

1.一种土层锚固体界面应力传递机理试验系统，其特征在于，由用于埋设锚固体锚杆和传感器的试验装置、应力和位移量测系统、拉力试验机以及光学采集系统所组成；其中：

所述的埋设锚固体和传感器的试验装置，包括一个断面为半圆状的立式箱体，即立式箱体的前面为平面板，其余周面为半圆弧壳体，而且至少平面壳体应为透明的；立式箱体内盛装有土样，土样的上面设有半圆形的活动盖板，活动盖板上设有孔，孔的位置应布置在圆心位置，通过孔安装上周围制作有锚固体的锚杆，立式箱体底面固定上拉杆，拉杆与锚杆在同一轴线上；在立式箱体壁的不同高度上设有若干导线孔；

所述的应力和位移量测系统，包括设在锚固体上端部的的拉力/位移传感器、埋设在立式箱体土层中不同高度上的微型压力传感器、连接在上述传感器上的数据采集仪表，连接在数据采集仪表上的数据处理的计算机和图像卡 ；

所述的拉力试验机设有夹住试验装置锚杆头的上夹具和夹住试验装置拉杆的下夹具，为试验装置提供试验所需要的拉力；

所述的光学采集系统是设置在试验装置外部的CCD摄像系统，用于采用光学实验方法观察、监测和计算锚固体和土层的位移场和应变场；

所述的立式箱体由半圆弧壳体和透明前档板两部分连接组成，半圆壳体的两翼和透明前档板通过夹板用螺栓连接在一起；所述的土样箱体上下分别设置固定和活动盖板，活动盖板的作用是在装入土样后，用螺栓与箱体固定；

所述的透明平面档板采用钢化玻璃，以便直接观察或采用光学实验方法观察荷载作用下土样颗粒位移变形应变状态和运动规律；

所述的锚杆周围制作的锚固体为砂浆材料制作的半圆形断面的锚固体。

2.如权利要求1所述的试验系统，其特征在于，所述的半圆壳体直径为40mm。

3.如权利要求1所述的试验系统，其特征在于，所述的锚杆采用φ16的螺纹钢筋。

4.一种如权利要求1所述的试验系统的试验方法，其特征在于：

第一步、试验前，首先在锚杆上制作砂浆锚固体，在砂浆锚固体上端固定上拉力/位移传感器，并在立体式箱体中的不同高度上用胶带临时固定上微型压力传感器，待砂浆锚固体养护28天后将砂浆锚固体锚杆装入立体式箱体中，添加土样，根据土样密实度的要求依次捣实，然后装上活动盖板，构成试验装置；

第二步、将试验装置安装在拉力试验机上，安装时用拉力试验机的上下夹具分别夹持住试验装置的锚杆头和拉杆，并保证透明的一面朝外；试验装置固定后，将拉力/位移传感器和微型压力传感器的导线从导线孔穿出，穿出后连接数据采集仪表，将数据采集仪表再与图像卡和计算机连接；将 CCD摄像系统布置在试验装置对面，保证摄像头对准试验装置的透明面；

第三步、准备就绪，开始试验，启动拉力试验机，以位移模式进行加载，数据采集仪采集拉力/位移和压力数据，形成统一的数据文件传送给计算机，进行比较、计算、分析和处理，以获得随着锚固体荷载和位移的增大产生的径向压力的变化规律；同时CCD摄像系统透过试验装置的透明面记录整个试验过程的变化情况和相关数据，再根据相关数据采用光学实验方法计算锚固体和土层的位移场和应变场，为建立及研究土层锚固体界面变形失效规律提供依据。