[发明专利]可模拟复杂应力下锚链与土切向作用的试验装置及测试方法

权利要求书

1.可模拟复杂应力下锚链与土切向作用的试验方法，其特征在于，采用的试验装置包括支撑架、桶形箱、水压加载系统、液压伺服系统、传力系统、锚链；所述的桶形箱为圆筒形封闭箱体，固定在支撑架上用于盛放土体；在桶形箱内，紧贴桶形箱内壁安装有柱环状气囊，用于为土体施加水平向应力，在土体上方设置饼状气囊，用于为土体施加垂直向应力；在桶形箱的顶面和底面以及饼状气囊上均开有中心孔供传力系统穿过；锚链竖直埋于土体中，两端与传力系统连接，水压加载系统用于向柱环状气囊及饼状气囊中抽注水以控制气囊压力，液压伺服系统用于施加应力并由传力系统传递至锚链使锚链与土进行切向相对运动，通过传力系统中的力传感器测量锚链与土的切向抗力；所述的试验方法包括如下步骤：

1)首先进行传力系统固有摩擦误差的标定：

①将柱环状气囊安装至桶形箱内侧后，向柱环状气囊注水至使得气囊保持与外壁贴紧且竖直的状态；用细钢缆替代锚链，将细钢缆与传力系统相连，通过液压油缸进行加载，使整个传力系统保持张紧状态；

②根据实验所需要的密实度进行土样的安装；制样完成后，依次安装饼状气囊和桶形箱顶板，并将顶板通过固定插销进行固定；

③根据试验要求，通过控制两个气囊内压达到预设压力进行固结，待固结完成后，通过液压油缸施加单向或者循环荷载，力传感器测定细钢缆与土之间的切向抗力；

④传力系统固有摩擦误差记为T₁,记上下两只力传感器示数为f₁与f₂，则T₁＝|f₁-f₂|；

2)进行锚链与土的切向抗力的测试：

将上述标定过程的细钢缆换成试验要求的锚链单元进行测试，测试过程、气囊压力、液压油缸加载均与步骤1)相同，设此次两个力传感器示数为F₁、F₂，由此可以测出土体与锚链的切向抗力F＝|F₁-F₂|-T₁＝|F₁-F₂|-|f₁-f₂|。

2.根据权利要求1所述的可模拟复杂应力下锚链与土切向作用的试验方法，其特征在于，所述的桶形箱的顶面和底面的中心孔内安装有直线轴承套筒。

3.根据权利要求2所述的可模拟复杂应力下锚链与土切向作用的试验方法，其特征在于，所述的传力系统包括钢绞线、四只定滑轮、两根直线轴承导杆、两只力传感器及两只挂钩；所述的四只定滑轮固定在支撑架上，且两两分设于桶形箱上、下两侧，钢绞线依次绕过四只定滑轮后一端连接第一力传感器，再连接第一直线轴承导杆穿过桶形箱上部的直线轴承套筒后通过挂钩与锚链上端连接，另一端连接第二力传感器，再连接第二直线轴承导杆穿过桶形箱下部的直线轴承套筒后通过挂钩与锚链下端连接，液压伺服系统与钢绞线连接用于施加拉力。

4.根据权利要求3所述的可模拟复杂应力下锚链与土切向作用的试验方法，其特征在于，所述的液压伺服系统包括油缸和导杆，导杆一端与油缸活塞相连，另一端连接钢绞线。

5.根据权利要求1所述的可模拟复杂应力下锚链与土切向作用的试验方法，其特征在于，所述的水压加载系统包括水管、压力表与水压控制器，水管通入气囊中，由水压控制器控制向柱环状气囊、饼状气囊进行抽注水。

6.根据权利要求1所述的可模拟复杂应力下锚链与土切向作用的试验方法，其特征在于，所述的锚链包括5个单链环。