[发明专利]一种压力型锚杆模型在离心场中的工况模拟方法

摘要

本发明涉及一种压力型锚杆模型在离心场中的工况模拟方法。通过辅助细钢丝将固定有光纤光栅传感器的锚杆及承载体相似材料布置在模型箱内；填土或浇筑后拔除辅助细钢丝形成基坑模型；通过张拉架及砝码进行预应力张拉，利用模拟开挖装置的加压板向模型开挖面加压使锚杆回到张拉前预应力为零的状态；开机试验中通过电机使加压板后撤，进而锚杆重新获得预应力，分级后撤加压板实现分级开挖、施加预应力的施工过程模拟。本发明可靠性强，技术性强，成本低；设备简单，实现了压力型锚杆在离心模型试验中的模拟；实用性强，能够较好地模拟不停机开挖、施加预应力的施工过程。

主权项

一种压力型锚杆模型在离心场中的工况模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：A.按照分级开挖的级数，利用辅助细钢丝(1)将固定有光纤光栅传感器(2)的锚杆相似材料钢丝(3)和承载体相似材料(4)固定在模型箱(5)内，所述锚杆相似材料钢丝(3)和辅助细钢丝(1)的端部分别用锚头锁紧装置(6)锁紧固定在模型箱(5)的左右壁板上，所述模型箱(5)中模型开挖部分与模型部分用薄钢板(7)隔开；B.在模型箱(5)中模型部分填满土或者浇筑岩石模拟材料，进行预压固结，固结结束后将辅助细钢丝(1)端部的锚头锁紧装置(6)取下，拉拽辅助细钢丝(1)一端将辅助细钢丝(1)从模型中全部抽出，将模型箱(5)中模型开挖部分可拆卸的壁板(8)拆下，在薄钢板(7)上安装模拟混凝土喷层的有机玻璃薄板，利用张拉架(9)、砝码(10)及光纤光栅传感器(2)进行预应力张拉，将锚头锁紧装置(6)抵住有机玻璃板，当固定在锚杆上的光纤光栅传感器(2)的数值达到预应力设计值时利用锚头锁紧装置(6)固定锚杆相似材料钢丝(3)，锁定预应力，按照分级开挖的级数，逐个施加预应力；C.利用分级开挖模拟装置向基坑模型开挖面施加压力，使锚杆相似材料钢丝(3)处于零预应力状态，所述分级开挖模拟装置包括平台部分、加压部分和固定部分，所述平台部分包括模拟装置平台背板(11)，按照分级开挖的级数将圆环柱形导轨(12)通过螺母(13)固定在平台背板(11)上；所述加压部分包括一端插入圆环柱形导轨导轨(12)的圆柱形导杆(14)，所述圆柱形导杆(14)直径略小于圆环柱形导轨(12)内径，圆柱形导杆(14)的另一端垂直固定加压板(15)，所述加压板(15)在圆环柱形导轨(12)和圆柱形导杆(14)的引导下进行伸缩，所述导杆(14)及加压板(15)的数量与开挖分级数一致；所述固定部分包括楔子(16)，插入导杆(14)与导轨(12)重叠部分设有的钻孔中；D.开机试验，利用所述分级开挖装置配合电机实现分级开挖、分级施加预应力的施工过程模拟，所述每个楔子(16)连接钢丝一端，所述钢丝另一端与电机连接，通过电机的运动，楔子(16)被逐一拔出，加压板(15)逐一后撤，分级开挖、分级施加预应力完成。