[发明专利]一种软岩锚固体界面变形的可视化试验方法

权利要求书

1.一种软岩锚固体界面变形的可视化试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，测定目标软岩的基本力学性能参数；

其中，基本力学性能参数包含弹性模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角、抗压强度、抗拉强度；

步骤2，基于目标软岩的基本力学性能参数，制备目标软岩的相似材料；

步骤3，组装锚固体模型试验箱，并将锚杆和注浆圆筒安装于试验箱内；

其中，注浆圆筒为两端开口的圆筒；

所述组装锚固体模型试验箱，并将锚杆和注浆圆筒安装于试验箱内，具体为：所述试验箱包含由三个侧板和一个底板组成的固定框、一个可拆卸侧板和一个顶板；所述可拆卸侧板上开设有与锚杆直径相匹配的圆孔；其组装步骤为：

首先，将所述可拆卸侧板放置于固定框的一侧，同时在试验箱外围设置辅助固定箍套，以形成顶部开口的试验箱；

然后，将注浆圆筒固定于可拆卸侧板的内壁上，使注浆圆筒与锚杆共轴；再将锚杆插入圆孔中，锚杆的自由端与注浆圆筒平齐，锚固端采用螺母与可拆卸侧板的外侧壁固定；

其中，所述试验箱和注浆圆筒分别由透明材质制成；

所述可拆卸侧板在锚固体系中充当锚固板，在载荷作用下可进行侧向滑移；

步骤4，将目标软岩的相似材料分层浇筑于锚固体模型试验箱，并在目标软岩的相似材料、注浆圆筒、锚杆之间的接触界面分别铺设散斑颗粒，形成与锚杆轴线平行的散斑线；

其中，不同界面之间的散斑颗粒颜色不同；

步骤5，对浇筑完成的锚固体模型进行固结养护，形成锚固体试件；

所述对浇筑完成的锚固体模型进行固结养护，具体为：

首先，将填筑完成的试验箱盖上顶板后置于试验加载平台上，在试验箱外围包裹湿毛巾，以保持试验箱内湿度；

然后，预先设置固结压力和固结时间，按照固结压力的10％、30％、50％、70％、100％依次分级施加载荷，每级加载间隔时间为8-10h，达到预设固结压力后养护28-40天；

步骤6，对锚固体试件进行加载破坏试验，采集加载过程中的锚固体试件图像，获得整个加载过程中散斑颗粒的变形和位移变化，从而得到锚固体试件在载荷作用下的界面剪切应变分布。

2.根据权利要求1所述的软岩锚固体界面变形的可视化试验方法，其特征在于，所述测定目标软岩的基本力学性能参数为采用单轴试验或三轴试验进行测定。

3.根据权利要求1所述的软岩锚固体界面变形的可视化试验方法，其特征在于，所述制备目标软岩的相似材料，具体为：采用熔融石英粉、液体石蜡和正十三烷按质量比为0.9：1：0.85配制成目标软岩的相似材料；具体步骤为：首先，室温下，将液体石蜡和正十三烷混合均匀；然后在搅拌状态下缓慢加入熔融石英粉，加料完毕后继续搅拌1-2h，即得。

4.根据权利要求1所述的软岩锚固体界面变形的可视化试验方法，其特征在于，所述将目标软岩的相似材料分层浇筑于锚固体模型试验箱，具体为：

从试验箱的顶部开口处将目标软岩的相似材料倒入试验箱中，对试验箱进行由下而上的逐层填筑；每层相似材料填筑完毕，立即将试验箱置于真空箱内进行不低于20min的抽真空处理；

当待填筑空间距注浆圆筒大于设定阈值时，每层填筑的高度不超过20mm；

当待填筑空间距注浆圆筒小于设置阈值或位于注浆圆筒内时，每层填筑高度不超过10mm。

5.根据权利要求1所述的软岩锚固体界面变形的可视化试验方法，其特征在于，所述在目标软岩的相似材料、注浆圆筒、锚杆之间的接触界面分别铺设散斑颗粒，具体为：当目标软岩的相似材料填筑至目标软岩的相似材料、注浆圆筒、锚杆之间的某一接触界面位置时，停止填筑，在当前填筑平面上铺设散斑颗粒，然后继续进行填筑。

6.根据权利要求1或5所述的软岩锚固体界面变形的可视化试验方法，其特征在于，所述散斑颗粒为石英颗粒，其直径为1-2mm。