一種錨固式巖土體原位直剪試驗裝置的製造方法

2023-06-04 14:56:41

一種錨固式巖土體原位直剪試驗裝置的製造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種錨固式巖土體原位直剪試驗裝置，屬於巖土工程技術領域。該裝置包括荷載支架、固定支架、連接套、錨杆、注漿體、垂直液壓千斤頂、水平液壓千斤頂、剪切盒、滾軸排、枕木、承載板和試坑，荷載支架被固定支架、連接套、錨杆和注漿體錨固在巖土體內，垂直液壓千斤頂和水平液壓千斤頂位於試坑內，且垂直安置，垂直液壓千斤頂上部通過承載板與荷載支架接觸。該裝置通過將型鋼用錨杆錨固於巖土體內為垂直液壓千斤頂提供作用反力的方式替代堆載裝置，以克服傳統原位直剪試驗裝置堆載不易控制、操作繁瑣、容易造成試驗結果產生誤差的缺點。
【專利說明】
一種錨固式巖土體原位直剪試驗裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及巖土工程技術領域，特別是指一種錨固式巖土體原位直剪試驗裝置。
【背景技術】
[0002]巖土體現場原位試驗是通過現場製備試件並對其施加外荷載以求取巖土體力學參數的試驗方法。該方法最大優點在於對巖土體擾動小，儘可能地保持了巖土體的天然結構和應力環境狀態，使測出的巖土體力學參數更直觀、準確。其中，巖土體原位直剪試驗作為一種重要的現場原位試驗方法，常常應用於國內外大型巖土工程建設中。
[0003]國外學者開展巖土體原位直剪試驗的時間相對較早。
[0004]Bieniawski詳細報導了南非煤層礦柱強度變形特性的大型原位直剪試驗研究成果(BIENIAWSKI Z T.The effect of specimen size on compressive strength coal[J].1nternat1nal Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences&GeomechanicsAbstracts,1968,5(4):325-335.)；
[0005]Pratt採用美國巖體原位剪切試驗標準方法，進行了石英閃長巖的強度特性研究(PRATT H R,BLACK A D,BROWN ff S，et al.The effect of specimen size on themechanical properties of unjointed d1rite[J].1nternat1nal Journal of RockMechanics and Mining Sciences&Geomechanics Abstracts，1972，9(4):513-516.)。
[0006]在國內，大型巖土體原位直剪試驗的研究工作則起步較晚，長江科學院率先在葛洲壩開展了此方面的研究工作(董學晟，田野，鄔愛清.水工巖石力學[M].北京:中國水利水電出版社，2004.)。
[0007]隨著我國巖土工程建設的迅速發展，越來越多的學者相繼開展了各類大型巖土工程原位直剪試驗的研究工作。目前地面巖土體原位直剪試驗中，在採用垂直液壓千斤頂對試樣施加法向荷載時，需在液壓千斤頂上方需設置堆載裝置及堆載沙包，以提供垂直液壓千斤頂的作用反力。堆載沙包高度需以垂直液壓千斤頂施加的反向荷載為準，同時，堆砌荷載還需均勻分布。然而，這兩項要求不易控制，實際操作較為繁瑣，容易造成試驗結果產生誤差。
【實用新型內容】
[0008]本實用新型要解決的技術問題是提供一種錨固式巖土體原位直剪試驗裝置，通過將荷載支架用固定支架、連接套、錨杆、注漿體錨固於巖土體內，為垂直液壓千斤頂提供作用反力的方式替代傳統原位直剪試驗中的堆載裝置。
[0009]該裝置包括荷載支架、固定支架、連接套、錨杆、注漿體、垂直液壓千斤頂、水平液壓千斤頂、剪切盒、滾軸排、枕木、承載板和試坑，荷載支架被固定支架、連接套、錨杆、注漿體錨固在巖土體內，錨杆穿過荷載支架，錨杆上部通過固定支架和連接套固定，錨杆在荷載支架下方的部分通過注漿體固定;相鄰兩個注漿體之間設置一個試坑，試坑內垂直安放垂直液壓千斤頂和水平液壓千斤頂，垂直液壓千斤頂上部通過承載板與荷載支架接觸，垂直液壓千斤頂下部通過承載板與枕木接觸，垂直液壓千斤頂下方的枕木放置在滾軸排上，滾軸排放置在剪切盒上，剪切盒一側安放兩隻枕木，水平液壓千斤頂位於剪切盒側邊的兩隻枕木之間，且位於外側的枕木通過承載板與試坑內壁接觸。
[0010]其中，試樣放置在剪切盒中，荷載支架採用HW400型鋼，固定支架採用HW250型鋼，錨杆杆體採用Φ 25 Π級螺紋鋼，注漿體採用P.042.5純水泥漿，水灰比為0.45?0.5 ；錨杆距離試坑外壁大於lm，錨杆的孔位允許偏差為±5cm，錨杆長度大於5000mm;試坑平面尺寸為5000mm X 2000mm，深度1000?1500mm;試樣平面尺寸為700mm X 700mm方形，高度250mm;且同一試坑內的試樣間距大於1.0m。
[0011 ]本實用新型的上述技術方案的有益效果如下:
[0012]該裝置能夠克服傳統巖土體原位直剪試驗堆載沙包高度與堆砌荷載分布不易控制、實際操作較為繁瑣、容易造成試驗結果產生誤差等缺點;施工簡單、可操作性強，與現有巖土體原位直剪試驗方法相比，可提供穩定的穩定均布的法向荷載，使試驗結果更加可靠，可廣泛應用於水利水電、礦山、道路等領域的露天巖土體原位直剪試驗研究。
【附圖說明】

[0013]圖1為本實用新型的錨固式巖土體原位直剪試驗裝置結構布置示意圖；
[0014]圖2為應用該裝置巖土體原位直剪試驗結果。
[0015]其中:1-荷載支架;2-固定支架;3-連接套;4-錨杆;5-注漿體;6_垂直液壓千斤頂；7-水平液壓千斤頂;8-剪切盒;9-滾軸排;I O-枕木;11-承載板;12-試樣;13-試坑。
【具體實施方式】
[0016]為使本實用新型要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0017]本實用新型針對現有的巖土體原位直剪試驗堆載沙包高度與堆砌荷載分布不易控制、實際操作較為繁瑣、容易造成試驗結果產生誤差等問題，提供一種錨固式巖土體原位直剪試驗裝置。
[0018]如圖1所示，該裝置中，荷載支架I被固定支架2、連接套3、錨杆4、注漿體5錨固在巖土體內，錨杆4穿過荷載支架I，錨杆4上部通過固定支架2和連接套3固定，錨杆4在荷載支架I下方的部分通過注漿體5固定;相鄰兩個注漿體5之間設置一個試坑13，試坑13內垂直安放垂直液壓千斤頂6和水平液壓千斤頂7，垂直液壓千斤頂6上部通過承載板11與荷載支架I接觸，垂直液壓千斤頂6下部通過承載板11與枕木10接觸，垂直液壓千斤頂6下方的枕木10放置在滾軸排9上，滾軸排9放置在剪切盒8上，剪切盒8—側安放兩隻枕木10，水平液壓千斤頂7位於剪切盒8側邊的兩隻枕木1之間，且位於外側的枕木1通過承載板11與試坑13內壁接觸，試樣12放置在剪切盒8中。
[0019]如圖2為採用錨固式巖土體原位直剪試驗裝置獲取的巖土體抗剪強度試驗結果。
[0020]具體實施過程為:
[0021]I)施工前嚴格放樣試坑13、錨杆4及荷載支架I位置。錨杆4距離試坑13邊緣大於Im，孔位允許偏差為土 5cm。錨杆4長度大於5000mm，錨杆4桿體採用Φ 25 Π級螺紋鋼製作。
[0022]2)放置荷載支架I，安裝錨杆4。錨杆4安裝時外露75cm，注漿體5採用P.042.5純水泥漿，水灰比為0.45?0.5。
[0023]3)注漿體5達到設計強度後，開挖試坑13及試樣12。試樣12周圍至少保留1cm進行人工修整。試坑13平面尺寸為5000mm X 2000mm，深度1000?1500mm。試樣12平面尺寸為700mm X 700mm方形，高度250mm。同一試坑13內的試樣12間距大於1.0m。
[0024]4)測定滾軸排9)擦係數，安裝垂直液壓千斤頂6、水平液壓千斤頂7及讀數儀表。
[0025]5)分5級施加法向荷載，待法向變形相對穩定後開始施加橫向推力。
[0026]6)橫向推力按等差數列分8級施加。施加時水平推力連續、均勾，每分鐘記錄壓力表和百分表讀數，當變形相對趨於穩定時，方可施加下一級荷載，直至試樣12被剪切破壞時終止。
[0027]7)試驗結束，將試樣12翻起，觀察剪切面狀態，繪製剪切面缺損、起伏情況，並對試樣12進行描述，計算試驗後的試樣12面積。
[0028]8)針對同類試樣12，按上述方法在不同垂直壓力下做三次以上試驗，得到三組以上垂直荷載與對應的水平推力讀數。
[0029]本實用新型施工簡單、可操作性強，與現有巖土體原位直剪試驗方法相比，可提供穩定的穩定均布的法向荷載，使試驗結果更加可靠，可廣泛應用於水利水電、礦山、道路等領域的露天巖土體原位直剪試驗研究。
[0030]以上所述是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
【主權項】
1.一種錨固式巖土體原位直剪試驗裝置，其特徵在於:包括荷載支架(I)、固定支架(2)、連接套(3)、錨杆(4)、注漿體(5)、垂直液壓千斤頂(6)、水平液壓千斤頂(7)、剪切盒(8)、滾軸排(9)、枕木(10)、承載板(11)和試坑(13)，荷載支架(I)被固定支架(2)、連接套(3)、錨杆(4)、注漿體(5)錨固在巖土體內，錨杆(4)穿過荷載支架(I)，錨杆(4)上部通過固定支架(2)和連接套(3)固定，錨杆(4)在荷載支架(I)下方的部分通過注漿體(5)固定;相鄰兩個注漿體(5)之間設置一個試坑(13)，試坑(13)內垂直安放垂直液壓千斤頂(6)和水平液壓千斤頂(7)，垂直液壓千斤頂(6)上部通過承載板(11)與荷載支架(I)接觸，垂直液壓千斤頂(6)下部通過承載板(11)與枕木(10)接觸，垂直液壓千斤頂(6)下方的枕木(10)放置在滾軸排(9)上，滾軸排(9)放置在剪切盒(8)上，剪切盒(8)—側安放兩隻枕木(10)，水平液壓千斤頂(7)位於剪切盒(8)側邊的兩隻枕木(10)之間，且位於外側的枕木(10)通過承載板(11)與試坑(13)內壁接觸。2.根據權利要求1所述的錨固式巖土體原位直剪試驗裝置，其特徵在於:所述剪切盒(8)中放置試樣(12)。3.根據權利要求1所述的錨固式巖土體原位直剪試驗裝置，其特徵在於:所述荷載支架(I)採用HW400型鋼，固定支架(2)採用HW250型鋼，錨杆(4)杆體採用Φ 25 Π級螺紋鋼，注漿體(5)採用P.042.5純水泥漿，水灰比為0.45?0.5。4.根據權利要求1所述的錨固式巖土體原位直剪試驗裝置，其特徵在於:所述錨杆(4)距離試坑(13)外壁大於lm，錨杆(4)的孔位允許偏差為±5cm，錨杆(4)長度大於5000mm。5.根據權利要求1所述的錨固式巖土體原位直剪試驗裝置，其特徵在於:所述試坑(13)平面尺寸為5000mm X 2000mm，深度 1000 ?1500mm。6.根據權利要求2所述的錨固式巖土體原位直剪試驗裝置，其特徵在於:所述試樣(12)平面尺寸為700mmX 700mm方形，高度250mm;且同一試坑(13)內的試樣(12)間距大於1.0m。
【文檔編號】G01N3/02GK205691438SQ201620438905
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年5月13日 公開號201620438905.1, CN 201620438905, CN 205691438 U, CN 205691438U, CN-U-205691438, CN201620438905, CN201620438905.1, CN205691438 U, CN205691438U
【發明人】周喻, 吳順川, 任義, 李想
【申請人】北京科技大學