[发明专利]模拟地压作用下岩土与锚固体粘结性能的测试方法及系统

摘要

本发明公开了一种模拟地层压力作用下原状岩土体与锚固体粘结性能测试系统及方法，包括量测装置、试样固定装置、地层压力模拟装置和压力注浆装置，试样的侧面与顶面分别安装压力囊，试样外侧安装径向变形测量计，注浆塞和止浆塞的一端均为无顶圆锥状，承托梁底部设置排气阀。本发明可对试样进行压力注浆并监测其径向变形，双压力囊可对试样侧向和竖向分别施压以模拟地层压力，硅胶垫片与带孔钢片置于试样上下面消除了端部摩擦效应，岩/土坯压缩并恢复初始地层压力后限制其竖向变形，试样的应力状态、应力路径和制备流程与锚杆实际情况相符，适用于各种工况下的岩土体与锚固体粘结性能测试。

主权项

1.一种模拟地压作用下岩土与锚固体粘结性能的测试方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤一、土/岩坯制作及固定：按设计尺寸对原状岩土体进行切割、打磨，然后在制成的土/岩坯(101)的上下面依次安装硅胶垫片(501)、带孔钢片(502)、透水石(503)以及垫板(504)，然后将径向变形测量计(405)套在土/岩坯(101)外表面，再依次安装下盖板(601)、套筒(602)、侧压力囊(603)、中盖板(604)、顶塞(506)、底塞(505)、垫板(607)、顶压力囊(608)、上盖板(609)，最后利用第二螺栓(610)和第二螺母(611)完成固定；步骤二、施加模拟地层压力：启动加压装置(613)，调节第一调压阀(615)使侧压力囊(603)中的压力稳定在设定的径向压力σr，调节第二调压阀(617)使顶压力囊(608)中的压力稳定在设定的轴向压力σz，加压时利用弧形套箍(405a)外表面的光纤传感器(405c)监测土/岩坯(101)的径向变形；步骤三、钻孔：所述土/岩坯(101)的变形稳定后，使用第一螺栓(605)连接下盖板(601)和中盖板(604)，并旋紧第一螺母(606)保持土/岩坯(101)的竖向变形，然后依次拆除垫板(607)、顶压力囊(608)、上盖板(609)、底塞(505)以及顶塞(506)，最后利用钻具(901)在土/岩坯(101)的中心处按设计钻孔直径进行竖向钻孔，钻孔轴线的偏斜率不超过试样高度的2％；步骤四、插筋及压力注浆：将注浆塞(802)固定在下盖板(601)上，然后将筋体(102)竖直放在注浆塞(802)的对中孔上，启动压力注浆机构(801)将浆液在注满钻孔，安装止浆塞(804)，最后利用压力注浆机构(801)施加设计的注浆压力；步骤五、试样养护：钻孔中的浆液初凝形成锚固体(103)后，拆除注浆塞(802)及止浆塞(804)，然后将试样及下盖板(601)和中盖板(604)之间的试样固定装置一起放置到密封袋中以对锚固体(103)进行密封养护；步骤六、粘结性能测试：所述锚固体(103)养护完成后，利用第三螺栓(512)和第三螺母(513)将下盖板(601)与承托梁(510)相固定，然后将锚固体(103)与传力装置、反力装置以及量测装置相连，通过控制仪(404)控制步进电机(201)使升降底座(202)匀速下降，进而依次带动升降螺杆(203)、承托梁(510)、地层压力模拟装置、试样固定装置以及土/岩坯(101)下降，而锚固体(103)通过传力装置与反力装置相连，故不存在位移，则锚固体(103)被拔出，拔出位移达到锚固体(103)长度的20％时，终止试验，获得测试结果。