[发明专利]一种开展锚板拉拔的可视化试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种开展锚板拉拔的可视化试验装置，其特征在于：包括锚板(10)、试验箱体(18)、强降雨-干旱极端气候模拟系统、加载系统以及量测系统，所述试验箱体(18)为前侧面可翻转打开且顶部设置有可抽拉的盖板的箱体结构，试验箱体的左右两侧分别设置有一储水槽(12)，储水槽(12)的内侧面设置有透水土工布(8)，储水槽(12)侧壁与透水土工布(8)接触部位设置有水位控制孔(9)，所述强降雨-干旱极端气候模拟系统包括人工降雨装置(5)以及红外线烤灯(4)，所述加载系统包括加载框架、电作动器(14)、滑轮组以及连接于滑轮组上的钢丝绳，所述钢丝绳的一端连接电作动器(14)且另一端连接锚板(10)，所述量测系统包括荷载位移传感器(3)、数据采集仪(16)、多层土壤参数检测仪(11)、高像素数码相机(15)以及电脑(17)，所述荷载位移传感器(3)一端连接电作动器(14)且另一端连接数据采集仪(16)，所述多层土壤参数检测仪(11)预埋于试验箱体(18)内，所述高像素数码相机(15)用于自动拍摄锚板拉拔过程图像，所述荷载位移传感器(3)、多层土壤参数检测仪(11)以及高像素数码相机(15)分别连接数据采集仪(16)，所述数据采集仪(16)将所采集数据传递至电脑(17)。

2.根据权利要求1所述的一种开展锚板拉拔的可视化试验装置，其特征在于：所述试验箱体(18)的前后侧板采用高透明度的耐高温有机玻璃板。

3.根据权利要求1所述的一种开展锚板拉拔的可视化试验装置，其特征在于：所述人工降雨装置(5)为采用PVC供水管以及若干直角弯头以及三通所连接而成，通过一主供水管实现水分供给，同时通过若干供水管底部的细小出水孔形成降雨效果。

4.根据权利要求1所述的一种开展锚板拉拔的可视化试验装置，其特征在于：所述加载框架包括加载柱(1)以及设置于加载柱(1)上的加载横梁(2)。

5.根据权利要求4所述的一种开展锚板拉拔的可视化试验装置，其特征在于：所述滑轮组包括分别固定于加载横梁(2)底部的第一定滑轮(6)以及第二定滑轮(7)，所述第一定滑轮(6)于加载横梁(2)上位置可调。

6.一种开展锚板拉拔的可视化试验装置的试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)将土样过筛，将试验箱体(18)前侧面朝上放置，试验箱体(18)上部插入盖板以方便土样分层填筑；后将透水土工布(8)用胶布固定在试验箱体(18)左右侧壁，然后将土样按压实度90％进行分层填筑，填筑到箱体宽度一半时，放入多层土壤参数监测仪(11)监测含水量；继续分层填筑，填筑工作完成后，用推刀将拆卸掉前侧面的那一面土体抹平；

2)完成步骤1)后，进行锚板(10)的预埋工作，将锚板(10)放置在试验箱体(18)土体前面中间位置进行定位，用小刀根据锚板的具体形状划出轮廓线，随后根据锚板(10)的形状尺寸与轮廓线抠挖土体，抠挖出土体后，将锚板(10)压入已经挖出的锚板(10)的预埋位置处，锚杆穿过预留孔，用抠挖出的土体填补锚杆周围缝隙，然后根据预估的滑动面影响范围定点布置采砂，然后将试验箱体(18)前侧盖紧；

3)将试验箱体(18)归位，抽出盖板，根据锚板(10)埋置深度确定加载横梁(2)高度，通过螺栓将其栓接在加载柱(1)预留的钻孔上，根据加载方向，调节第一定滑轮(6)的位置，用定滑轮支架上的螺栓将定滑轮栓接在加载横梁(2)底部钻孔上，移动加载框架，使得定滑轮的凹槽面和耐高温有机玻璃试验箱体前玻璃板内侧位于同一平面，钢丝绳穿过固定在加载横梁(2)上的第二定滑轮(7)一端与荷载位移传感器(3)和电作动器(14)相连，另一端与第一定滑轮(6)和锚板(10)相连。

4)打开人工降雨装置，使土体浸水饱和，根据试验所设计的地基弱化模式开启相应的水位控制孔(9)排水，保持箱体内稳定水位24h以上并由多层土壤参数监测仪(11)监测含水量稳定，开启红外线烤灯(4)模拟气候干旱条件，完成一次强降雨-干旱的交替，即实现一次干湿循环过程；

5)重复步骤4)模拟强降雨-干旱极端气候交替频发过程，将高像素数码相机(15)固定在三脚架上并置于试验箱体(18)前侧，调节其焦距，并将其调节至合适高度，设置每隔30秒自动拍摄，接着开启电作动器施加荷载，同时开启高像素数码相机拍摄锚板拉拔过程锚周土体的变形情况；

6)获取锚板拉拔荷载-位移曲线，提取极限承载力，利用电脑(17)中的图像处理软件对试验中所采集的照片进行分析处理，得到锚周土体位移变形场、最大剪应变场，识别滑动面，提取滑动面特征量。