[发明专利]一种非金属抗浮锚杆多界面剪应力联合测试方法

说明书

本发明属于土木工程原位试验技术领域，涉及一种非金属抗浮锚杆多界面剪应力联合测试方法，同步实时测量非金属抗浮锚杆杆体、锚固体以及岩体和锚固体界面的轴力、剪应力，同时利用新型测试装置获得杆体和锚固体上拔量，进而研究抗浮锚杆力学传递机理和变形特性；其工艺简便，采用的结构简单，测试精度高，可操作性强，得出数值结果直接、准确，能获得非金属抗浮锚杆多界面剪应力，适用性和可行性强。

技术领域：

本发明属于土木工程原位试验技术领域，涉及一种非金属抗浮锚杆多界面剪应力联合测试方法，操作简单，测试准确，能同步得出非金属抗浮锚杆杆体、锚固体和第二界面(岩体和锚固体界面)的轴力、剪应力，为非金属锚杆的研究与应用提供依据。

背景技术：

玻璃纤维增强聚合物(Glass Fiber Reinforced Polymer，GFRP)锚杆具有抗拉强度高、抗腐蚀性好、松弛性低及抗电磁干扰能力强等优点，将其应用在抗浮工程领域不仅能解决传统金属锚杆在近海工程及不良地质环境中锈蚀老化严重的问题，还能打破地下轨道交通建设中不得使用传统金属锚杆进行抗浮的限制，由此可见，对非金属抗浮锚杆的应用研究有较强的适用性和先进性。

在抗浮锚杆结构中，杆体、锚固体和周围岩土体共同发挥结构抗浮作用，它们各自的承载力、相互之间的力学传递机制与粘结性能决定了结构的破坏形式和承载力大小。在现有的GFRP抗浮锚杆应力研究中，一般只通过应力测试装置获取锚杆拉拔过程中杆体轴应力和剪应力分布形式及大小，了解锚杆受荷机理，却未曾涉及锚固体内、粘结界面的力学性质研究。因此，寻求一种非金属抗浮锚杆多界面剪应力联合测试方法，利用较先进的自补偿微型光纤光栅(Fiber Bragg Gating，FBG)应变传感器，在杆体、锚固体和第二界面同时布置自补偿微型FBG应变传感器串，在锚杆拉拔过程中获取其应变变化，从而得到相应的轴力和剪应力值，从而全面研究GFRP抗浮锚杆力学传递机制和锚固性能。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种非金属抗浮锚杆多界面剪应力联合测试方法，实现同步实时测量非金属抗浮锚杆杆体、锚固体和第二界面(岩体和锚固体界面)的轴力、剪应力，同时利用新型测试装置获得杆体和锚固体上拔量，进而研究抗浮锚杆力学传递机理和变形特性。

为了实现上述目的，本发明采用非金属抗浮锚杆多界面剪应力联合测试装置实现，其具体过程为：

(1)将植入自补偿微型FBG应变传感器串的锚杆杆体上每隔0.5m套入锚杆托架，并拧紧固定螺母，保证锚杆托架在杆体锚固段牢固稳定，确保不上下移动，杆体内的自补偿微型FBG应变传感器串在植入锚杆杆体之前和之后分别检验其成活率，成活率不得低于90％；

(2)将硬质钢丝用扎丝按要求固定在锚杆托架，保证硬质钢丝分别位于砂浆锚固体径向的中间位置和第二界面位置，第二界面为锚固体外侧表面与周围岩土层接触面，然后将提前预制好的锚固体内自补偿微型FBG应变传感器串、第二界面自补偿微型FBG应变传感器串用扎丝牢固绑扎在硬质钢丝上，此时接通光纤光栅解调仪，检验锚固体内自补偿微型FBG应变传感器串、第二界面自补偿微型FBG应变传感器串的成活率，成活率不得低于90％；

(3)将上述预制好的锚杆下放到钻好的锚杆孔内，并灌入商品砂浆，养护28天并达到所需强度的75％后，将自制位移测试装置用结构胶对称粘结在高于锚固体表面0.5cm的锚杆上，确保其稳定、竖直；

(4)将两根工字钢支座梁对称放置在锚杆杆体两侧，使其位于细石混凝土垫层上，确保其中间距离为25～30cm，使锚杆杆体位于两根工字钢的中心，保证锚杆轴心受拉；将穿心反力梁穿过锚杆杆体安放在工字钢支座梁上，确保穿心反力梁的形心与锚杆体重合，并在穿心反力梁上由下到上依次安装第三穿心钢垫板、穿心千斤顶、第二穿心钢垫板、荷重传感器、第一穿心钢垫板，确保各部件与锚杆杆体垂直，形心与锚杆同轴，使在加载过程中锚杆轴心受拉；