[实用新型]地下工程模型试验中预制锚杆施作的定位装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种地下工程模型试验中预制锚杆施作的定位装置，属于试验模型领域。

背景技术

地下工程模型试验是对地下工程进行仿真模拟，指导地下工程设计和施工的一种有效的方法和手段。地下工程模型试验是按照相似比和相似理论将实际工程按照一定的比例缩小成一个模型，并对模型体进行相应的操作以模拟实际工程。因此，在按照相似理论进行缩小时，应尽量保证实际工程中的技术手段，例如：喷射混凝土、打锚杆等能够在模型试验中得到体现。

通过理论及实践分析，在地下工程模型试验中施作系统锚杆时，实行提前预埋或者在隧道开挖过程中打设，对结果的影响并不大，但是在大型模型试验中，由于隧道孔径较小，洞身较长，难以在隧道开挖过程中及时打设系统锚杆，而相对的，采用预制预埋的方式，即在填料过程中，预先在固定位置埋设系统锚杆，操作相对较为简单，所以进行相关实验时，多采用预制预埋的方式。而将系统锚杆准确的插入到设计好的位置是试验结果准确可靠的前提，但是由于模型的尺寸的限制以及进行模型试验时的工具的限制，对系统锚杆的定位有一定的难度。

发明内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种地下工程模型试验中预制锚杆施作的定位装置。本实用新型结构简单、定位准确、操作方便、价格便宜，能够准确高效的完成系统锚杆的梅花形布设。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

地下工程模型试验中预制锚杆施作的定位装置，包括拱形模具、定向工具、成孔工具和锚杆定位工具；所述拱形模具上设有若干列错位排布的定位孔，所述定位孔与定向工具嵌套配合，所述定向工具设有贯穿其轴线的定向孔，所述定向工具以定向孔的孔径分为小孔径定向工具和大孔径定向工具两种；所述成孔工具与小孔径定向工具嵌套配合；所述锚杆定位工具与大孔径定向工具嵌套配合。

所述拱形模具为木制，其长度为20cm，分布有5列定位孔，定位孔直径为1cm，各列定位孔间距为4cm，第一列和最后一列定位孔与模型边界的间距为2cm，实现了各列定位孔的等间距操作，从而保证了打设的锚杆的等间距操作；所述拱形模具包括拱形模具I和拱形模具II，拱形模具I的奇数列等间距设5个定位孔，偶数列等间距设6个定位孔；拱形模具II的奇数列等间距设6个定位孔，偶数列等间距设5个定位孔，各列定位孔错位排布，实现了定位孔的梅花状布设。

所述定向工具为一上、下不等径的柱状结构，下半段与定位孔等直径、且与拱形模具等厚度，上半段的直径大于定位孔孔径；所述小孔径定向工具的定向孔孔径为1.8mm，大孔径定向工具的定向孔孔径为2mm，两者分别配合成孔工具及锚杆定位工具，进行嵌套，实现成孔和锚杆打设，从而保证锚杆与土体之间的摩擦和挤压。

所述定向工具的下半段长2cm，上半段长1cm，直径较定位孔孔径略大，方便定向工具与木制模具定位孔嵌套定位。

所述成孔工具为顶部有柱状顶帽的钢针状结构；所述成孔工具的直径为1.8mm，长度为11cm，与1.8mm孔径的定向工具，即小孔径定向工具嵌套配合，实现8cm深锚孔的准确定位和打设。

所述锚杆定位工具为顶部有柱状顶帽的钢针状结构；所述锚杆定位装置的直径为2.0mm，长度与定向工具相同，即3cm，与2.0mm孔径的定向工具，即大孔径定向工具嵌套配合，实现锚杆的准确定位与打设。

地下工程模型试验中预制锚杆施作的定位方法，具体步骤如下：

1）在模型试验填料过程中，沿洞身延伸按照拱形模具的尺寸堆砌夯实成长方体土体，按照模具的形状，修切出模具的形状；

2）将拱形模具I安放在修切成的土体的端部，使拱形模具I与土体完全接触；

3）将小孔径定向工具，嵌套在木制拱形模具的定位孔上，将成孔工具以挤压锤击的方式沿定向孔打入土体，形成锚孔；

4）取出成孔工具及小孔径定向工具，安置大孔径定向工具，将对应直径的锚杆以挤压的方式打入锚孔，当锚杆的尾部与定向工具上部端面持平时，用锚杆定位工具沿定向孔将锚杆按压至土体中，从而实现锚杆的准确定位；

5）取出锚杆定位工具及大孔径定向工具，将拱形模具II安置在土体上，使之与拱形模具I的边界紧密接触，重复步骤3）、步骤4）；

6）取出锚杆定位工具及大孔径定向工具，将拱形模具I安置在土体上，使之与拱形模具II的边界紧密接触。重复步骤3）、步骤4）；

7）重复步骤5）、步骤6）直到锚杆打设完成。

所述步骤3）～4）中，小孔径定向工具是定向孔孔径为1.8mm的定向工具。