[发明专利]一种用于边坡模型实验的加载测力装置及其加载固定方法

说明书

技术领域

本发明涉及边坡模型实验设备领域，特别是一种用于边坡模型实验的加载测力装置及其加载固定方法。

背景技术

当前，许多大型工程修筑在地质条件复杂的地基上，不良地质构造的存在成为影响工程的顺利建成和安全运行的关键因素。地质力学模型不仅能够模拟工程结构的特点而且能够近似模拟岩体断层、裂隙、节理等不良地质体对工程结构稳定性的影响。因此就要有相应的锚固装置。

在大型岩土工程建设，预应力锚固技术已成为最常见的岩土体加固技术，预应力锚索可以主动加固岩土体，有效增大岩体稳定安全系数，保证工程建设和运行期的安全。现有的模型试验中缺少对相似材料预应力锚固系统及其在边坡开挖及运行期锚固系统作用的模拟。

山东大学介绍了一种用于模型试验微型预应力锚索及其埋设和加载的方法(专利号为ZL101343882A)，在模型预制块中预制锚孔，并将其砌筑在模型体中，但其通过弹簧和螺栓作为其加载方式，在碰到边坡不规则或边坡内由断层的情况下，预制块制作会受限制,所以并不适用于分层分类浇筑的模型体，同时将弹簧埋设于模型体内部加载，由于弹簧的弹性，加载过程中弹簧可能会产生微小的晃动，进而对模型整体稳定性造成影响，检测得到的数据会产生一定的误差；岩石力学与工程学报(2007年，第26期)在模型试验中将实际工程中的多跟锚索合成一根不能准确模拟实际工程中锚索分布，其通过螺栓进程控制锚固力大小，不能真实模拟测量开挖进程中锚固力的变化。

本发明为克服现有技术的不足，需提供一种能够满足各种模型试验工况要求，使模型试验中的锚索根数和位置能够与实际工程中一一对应，能完成锚索预应力的加载并且实时监测试验工况下锚索受力状态的用于边坡模型实验的锚索加载测力装置及其加载固定方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于边坡模型实验的加载测力装置及其加载固定方法，按照实际施工作业进行预应力锚固，实时测量锚索受力变化，保证了实验数据的稳定性，并且能够高精度的对实际施工现场的锚固效果、对边坡的稳定状态作出准确判断。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于边坡模型实验的加载测力装置，包括支架，支架分为光滑杆和螺纹杆，光滑杆和螺纹杆相互平行，光滑杆和螺纹杆相互平行，光滑杆底端固定设置在底座，光滑杆和螺纹杆顶端之间设有水平板，水平板上设有刻度；

螺纹杆底端与底座之间通过第二滚动轴承连接，螺纹杆顶端穿过水平板，螺纹杆顶端设有转盘，穿过水平板的位置设有第一滚动轴承；

螺纹杆和光滑杆上设有调节平台，调节平台能够沿竖直方向上移动。

优选的，所述的调节平台包括滑杆和固定装置，固定装置上设有光滑孔和第二螺纹孔，光滑杆穿过光滑孔，光滑杆上设有刻度，螺纹杆穿过第二螺纹孔，固定装置上还设有一个开口，滑杆穿过开口并能够在开口内滑动。

优选的，所述的固定装置上的开口顶面上设有多个滑轮，滑杆顶面上设有滑槽，滑轮用于控制滑杆滑动方向。

优选的，所述的固定装置上的开口顶面上还设有固定螺栓。

优选的，所述的滑杆一端与固定钢板连接，滑杆一端上设有第一螺纹孔，固定钢板上设有多个第三螺纹孔，对齐第一螺纹孔和第三螺纹孔后利用螺杆固定。

优选的，所述的固定钢板上设有传感器，传感器一端设有带孔螺栓，带孔螺栓上的通孔与锚索固定连接，锚索穿过锚索孔固定在边坡模型内，位于边坡模型内的锚索一端为锚索固定端。

优选的，所述的锚索孔位置设有木塞。

优选的，所述的传感器与数据采集仪连接。

优选的，所述的锚索的弹性模量、横截面积以及预应力值根据实际施工中所用锚索与相似比的比值计算得出，锚索孔位置可设置多根小直径锚索。

优选的，所述的传感器与固定钢板之间可采用螺栓穿过螺孔的方式固定连接，也可以采用磁力表的方式连接，采用磁力表的连接方式，对传感器在固定钢板上的位置限制更少，传感器可以固定在固定钢板上任意位置。

一种用于边坡模型实验的加载测力装置的加载固定方法，包括以下步骤：

1)埋设锚索固定端：先确定锚索的预锚固位置，在模型堆砌过程中将锚索的埋设锚索固定端穿过带有一定强度的光滑中空管，然后固定在预锚固位置上。

2)钻孔成型：模型堆筑完成养护后，开挖至锚索高程后，拔出中空管，作为钻孔。根据锚索位置组装加载测力装置，安装锚索传感器，将锚索固定在传感器(2)上，转动转盘调节滑杆竖直位置，使滑杆带动固定钢板与传感器在竖直方向上移动，并使传感器与锚索孔、锚索固定端在同一条直线上，保证锚索为直线形。