[发明专利]一种预应力锚索锚固性能测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及预应力锚索测试技术领域，具体涉及一种预应力锚索锚固性能测试装置及测试方法。

背景技术

预应力锚索能充分发挥和提高岩土体的强度、有效控制岩土体的变形，且具有锚固半径大、锚固力强、加固范围广等特点，所以其在基坑、边坡、隧道、矿山等工程中已广泛应用，并起着重要作用。随着岩土锚固技术的大量应用，由于锚索锚固力松弛，锚筋破坏，极限锚固力不足等种种原因引发的事故也层出不穷，给社会经济和人身安全造成了重大损失。但目前，岩土锚固技术的锚固力学特性和破坏演化机理等相关理论严重滞后于锚固技术的工程应用，这主要是由于锚索锚固性能测试方法存在不足。预应力锚索为埋入式长细杆结构，由于自身结构特点造成锚索锚固性能测试方法受到局限。体积较大的传感器埋入势必会影响原锚固结构的力学性能，并且传感器的埋入后则无法取出，故昂贵的传感器埋入会增加测试成本，影响锚固测试技术的推广。

目前通用的针对预应力锚索的测试方法大都是在锚索锚固端锚具与围檩之间加设锚索轴力计。通过锚索轴力计可以得到锚索预应力的实时变化，同时，配合外设位移计，可进行锚索的拉拔性能试验，得到锚索伸长量与锚索轴力的对应关系。但此方法仅可以针对锚索整体预应力进行测量，但无法针对锚索钢绞线的应力分布以及钢绞线-注浆体界面的粘结应力分布进行测量。

为更好的研究锚索的锚固性能，更好地发挥锚索的工程价值，同时掌握锚索锚筋和注浆体中的应力分布，本发明采用埋入预制应变砖、应变片等方法对锚索锚固力学性能和极限锚固力等进行测试。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种预应力锚索锚固性能测试装置和方法，可有效测试预应力锚索的锚固性能。解决现有技术中无法有效测量锚索整个轴线方向的应力分布的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种预应力锚索锚固性能测试装置，其包括张拉测试设备和锚索，所述锚索包括多个应变砖、多个微型土压力盒、多个应变片、多根钢绞线和套管，其中，在所述应变砖的上表面设有相互垂直的应变片和接头垫片，一侧面上垂直设有应变片和接头垫片，对应另一侧面上设有微型土压力盒，所述应变片连接所述接头垫片，所述应变砖的正面均设有三个小孔；所述多根钢绞线的其中一根上连接有多个应变片作为钢绞线应变片，该钢绞线作为检测钢绞线，多个所述应变砖根据测定需要固定于所述检测钢绞线，所有所述应变片和所述微型土压力盒均连接有导线，所述导线用于连接张拉测试设备，所述套管套于所述多根钢绞线的外侧，并设于所述锚索的自由段，将所述多根钢绞线置于锚孔中浇筑注浆材料制成锚杆，所述应变砖的材料与锚杆的注浆材料相同。

如上所述的测试装置，优选地，所述张拉测试设备包括斜铁、力传感器、千斤顶、位移计和应变采集仪，所述斜铁靠近围护结构设置，所述力传感器连接所述斜铁，所述千斤顶连接所述力传感器，所述千斤顶与所述力传感器之间还设有钢垫板，所述锚索连接千斤顶设置，所述位移计用于测量锚索锚头和围护结构的位移，所述应变片、微型土压力盒、位移计和所述力传感器连接所述应变采集仪。

如上所述的测试装置，优选地，所述应变砖的大小为40mm×35mm×20mm，所述3个小孔的直径为3mm。

一种预应力锚索锚固性能测试方法，其包括如下步骤：

S1、传感器的制作与安装

S101、应变砖制作：采用注浆原料浇筑应变砖，所述应变砖为长方体，长方体的正面设有三个小孔，其上表面和一侧面沿X轴、Z轴、Y轴三个方向相互垂直地分别粘贴应变片和接头垫片，应变片连接接头垫片，对应一侧面的另一侧面设有微型土压力盒，所述接头垫片焊接有导线；

S102、钢绞线应变片安装：在对应测点位置对其中一根钢绞线进行打磨，用于连接应变片和接头垫板，该应变片通过接头垫板与导线连接，导线沿钢绞线一侧向锚索自由段一侧梳理；

S103、在连接有应变片的钢绞线上，根据测量需要固定应变砖，所述应变砖带的应变片及微型土压力盒的导线均向锚索自由段一侧梳理；

S2、测试锚索的安装

S201、按照测试要求在一根钢绞线上安装所述S1获得的应变砖和钢绞线应变片，将所述应变砖与钢绞线应变片的导线梳理至锚头，在锚索的自由段套上套管；

S202、将上述S201获得的钢绞线放入需要测试的锚孔中，采用测试要求所需的水泥砂浆进行注浆，当锚孔口溢出水泥砂浆时，注浆结束，测试锚索安装完成；

S3、测试加载