[发明专利]测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置及方法

说明书

本发明提出一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置及方法，用以解决锚固岩体在不同工作环境条件下经历较长时间后易影响其力学稳定性和化学稳定性、进而影响其安全状态的问题。该装置包括模拟装置及检测装置，模拟装置包括试样模具、围压板和酸溶液导管；检测装置包括应变片、电阻应变仪、数据采集装置和数据处理装置，应变片与电阻应变仪连接，电阻应变仪、数据采集装置均与数据处理装置连接。本发明通过对锚固岩体试样的不同位置、不同程度地进行腐蚀，使试样性能退化，而后对性能退化的试样进行蠕变试验，从而测试出化学腐蚀‑蠕变条件下锚固岩体内外的变形特征；且结构设计简单合理，测试步骤简单可靠，容易操作。

技术领域

本发明涉及土木矿业工程试验测试领域，具体涉及一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置及方法。

背景技术

锚杆作为地下工程和岩石边坡的主要支护形式之一，对土木工程稳定性的维护起着重要作用，特别是在节理裂隙岩体中，锚杆对岩体的加固作用十分明显，并在土木、建筑和水利工程中获得广泛应用。岩体锚固是岩土工程领域常见的支护方式。岩体锚固是指为预防和治理滑坡、地表沉陷、巷道坍塌等地质灾害，采用锚杆、预应力锚杆和预应力锚索等锚固件，以改善岩体的应力状态，达到调动和提高岩体自身强度和自稳能力的加固措施。岩体锚固工程的长期性能是岩体锚杆(索)以及被锚固的结构物在经历较长时间(一般在2年以上)后，在不同工作与环境条件下的力学稳定性和化学稳定性的客观真实的反映，它直接关系着岩体锚固工程的安全状态。基于以上现状，亟需提出一种能够测试化学腐蚀-蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置以及测试方法，为锚固岩体工程的长期稳定性提供借鉴意义。

发明内容

针对岩体锚固工程在不同工作与环境条件下经历较长时间后易影响其力学稳定性和化学稳定性、进而影响其安全状态的问题，本发明提出一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置及方法，通过对锚固岩体试样的不同位置、不同程度地进行腐蚀，使试样性能退化，而后对性能退化的试样进行蠕变试验，从而测试出化学腐蚀-蠕变条件下锚固岩体内外的变形特征。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置及方法，包括测试锚固岩体化学腐蚀用的模拟装置以及检测装置，所述模拟装置包括用于盛放试样以及锚杆的试样模具、用于固定试样的围压板以及用于导入酸性腐蚀溶液的酸溶液导管；检测装置包括应变片、电阻应变仪、数据采集装置以及数据处理装置，所述应变片预埋在试样内部以及锚杆上，且应变片与电阻应变仪连接，电阻应变仪、数据采集装置均与数据处理装置连接。

所述试样模具的前后两个侧壁上分别对应开设有与锚杆相匹配的穿孔Ⅰ，锚杆的两端分别穿过相对应的穿孔Ⅰ并通过螺母固定。

所述试样模具同一侧壁上的穿孔Ⅰ的数量均为5个，其中有2个穿孔Ⅰ位于侧壁的下部1/4处、且水平对称设置，有1个穿孔Ⅰ位于侧壁的中心处，剩余2个穿孔Ⅰ位于侧壁的上部3/4处、且水平对称设置。

所述围压板固定在试样的左右两侧以及背面，且位于试样左右两侧的围压板上设有用于穿入螺丝的孔洞，以固定试样以及围压板自身，位于试样背面的围压板上开设有与锚杆相匹配的穿孔Ⅲ。

所述锚杆的一端穿过试样背面围压板上的穿孔Ⅲ并通过螺母固定、另一端位于试样的正面且与所连接的螺母之间设有垫片。

所述垫片上开设有与锚杆相匹配的穿孔Ⅱ，锚杆穿过穿孔Ⅱ并通过螺母固定。

一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的方法，包括以下步骤：

S1：将岩石相似材料按照预定的比例要求配制成试样，并搅拌均匀，在配制试样的同时，在锚杆上均匀涂抹锚固剂，然后在锚杆上以及试样内部预埋应变片，并利用导线将应变片与电阻应变仪连接起来；

S2：将步骤S1中搅拌均匀的试样分次倒入试样模具中；

S3：在锚杆上方以及试样内部垂直插入酸溶液导管；