[发明专利]一种群锚效应模型试验装置及检测方法

说明书

本发明公开了一种群锚效应模型试验装置及检测方法，包括模型箱，所述的模型箱内设有模拟地层系统，模型箱的一侧为群锚系统，所述的群锚系统贯穿模型箱内的模拟地层系统，所述的模型箱上方设有载荷加载系统，所述的群锚系统上设有锚杆检测系统，所述的锚杆检测系统与检测控制系统连接。本发明改良了现有群锚检测装置及检测方法，提高了测试精度；拓展完善了群锚效应影响因素的研究，如对滑面与锚杆位置关系、锚杆间的空间位置形态，如角度、垂距等与土体应力形态等因素的整体考虑，使得试验所得群锚效应系数更加精确；提出了基于智能千斤顶/智能加载系统、动力作用如振动荷载下的群锚效应检测方法。

技术领域

本发明涉及锚杆系统检测领域，尤其涉及一种群锚效应模型试验装置及检测方法。

背景技术

锚杆支护系统因其经济安全、灵活便捷及对施工环境扰动较小等特点在土木交通领域得到了较为普遍的应用，特别是在边坡、隧道、基坑与地下硐室围岩稳定支护等工程中备受青睐。随着锚杆支护系统的应用，系统呈现出集群化、系统化和结构化的特点，为保证锚杆系统能够安全运营，锚杆系统模型试验得到了发展。国内外针对于单锚试验研究较为深入，形成了较为完备试验方法与评价指标。针对于群锚系统，受限于试验方法与测试技术，研究则较为薄弱，现阶段，国内外针对群锚效应研究试验主要为上拔力模型试验，基于该试验得到上拔力-位移关系曲线，通过研究上拔力变化分析群锚之间的相互作用，进行群锚效应研究。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种群锚效应模型试验装置及检测方法，解决现有锚杆群锚系统室内试验不能准确模拟现场锚杆真实现状，提高试验测试精度和试验所得群锚效应系数精度的问题。

技术方案：本发明包括模型箱，所述的模型箱内设有模拟地层系统，模型箱的一侧设有群锚系统，所述的群锚系统贯穿模型箱内的模拟地层系统，所述的模型箱上方设有载荷加载系统，所述的群锚系统上设有锚杆检测系统，所述的锚杆检测系统与检测控制系统连接。

所述的载荷加载系统包括智能加载系统和加载控制系统，所述的智能加载系统与加载控制系统连接，加载控制系统主要用于自动控制智能加载系统为模型提供单级加载、低周循环加载或振动荷载加载。

所述的智能加载系统底部设有刚性垫层，所述的刚性垫层固定在模型箱顶部，使得智能加载系统的荷载可以均匀传递至模拟土体上。

所述的智能加载系统采用千斤顶，通过千斤顶智能加载系统模拟土层重度。

所述的群锚系统包括若干锚杆锚固系统，所述的锚杆锚固系统包括承台、锚杆系统和锚具系统，所述的锚杆系统插入模型箱的模拟地层系统中，锚具系统与承台主要用于锚杆锚固端设置，同时方便测力环布置。

所述的锚杆检测系统包括测力环和应变系统，所述的测力环位于锚具系统与承台之间，所述的应变系统设置在锚杆内，所述的测力环和应变系统均与检测控制系统连接，测力环用以测量加载过程中锚杆锚固端应力变化，检测控制系统主要作用是实时记录应力应变变化。

所述的应变系统采用应变片或光纤，用于测量加载过程中锚杆的应变变化。

所述的模型箱外围设有反力架，反力架顶部的内侧固定有智能加载系统，为载荷加载系统提供可靠的加载。

所述的模拟地层系统包括至少一个模拟地层，每两个模拟地层之间形成一个模拟界面，模型箱最外侧的模拟地层与群锚系统之间形成另一个模拟界面，模拟地层主要用于模拟锚固工程土岩层接触面、滑移面或优势滑移面，模拟界面可模拟锚固工程锚喷、挂网锚喷、格构梁与格构梁锚喷等多种界面形式。

所述的一种群锚效应模型试验装置的检测方法，包括以下步骤：

(1)根据地质资料与试验场地情况，利用相似原理进行试验装置设计；

(2)根据试验设计方案进行基本材性试验；