一種用于邊坡模型實驗的加載測力裝置及其加載固定方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及邊坡模型實驗設備領域，特別是一種用于邊坡模型實驗的加載測力裝置及其加載固定方法。
【背景技術】
[0002]當前，許多大型工程修筑在地質條件復雜的地基上，不良地質構造的存在成為影響工程的順利建成和安全運行的關鍵因素。地質力學模型不僅能夠模擬工程結構的特點而且能夠近似模擬巖體斷層、裂隙、節理等不良地質體對工程結構穩定性的影響。因此就要有相應的錨固裝置。
[0003]在大型巖土工程建設，預應力錨固技術已成為最常見的巖土體加固技術，預應力錨索可以主動加固巖土體，有效增大巖體穩定安全系數，保證工程建設和運行期的安全。現有的模型試驗中缺少對相似材料預應力錨固系統及其在邊坡開挖及運行期錨固系統作用的模擬。
[0004]山東大學介紹了一種用于模型試驗微型預應力錨索及其埋設和加載的方法(專利號為ZL101343882A)，在模型預制塊中預制錨孔，并將其砌筑在模型體中，但其通過彈簧和螺栓作為其加載方式，在碰到邊坡不規則或邊坡內由斷層的情況下，預制塊制作會受限制，所以并不適用于分層分類澆筑的模型體，同時將彈簧埋設于模型體內部加載，由于彈簧的彈性，加載過程中彈簧可能會產生微小的晃動，進而對模型整體穩定性造成影響，檢測得到的數據會產生一定的誤差；巖石力學與工程學報(2007年，第26期)在模型試驗中將實際工程中的多跟錨索合成一根不能準確模擬實際工程中錨索分布，其通過螺栓進程控制錨固力大小，不能真實模擬測量開挖進程中錨固力的變化。
[0005]本發明為克服現有技術的不足，需提供一種能夠滿足各種模型試驗工況要求，使模型試驗中的錨索根數和位置能夠與實際工程中一一對應，能完成錨索預應力的加載并且實時監測試驗工況下錨索受力狀態的用于邊坡模型實驗的錨索加載測力裝置及其加載固定方法。

【發明內容】

[0006]本發明所要解決的技術問題是提供一種用于邊坡模型實驗的加載測力裝置及其加載固定方法，按照實際施工作業進行預應力錨固，實時測量錨索受力變化，保證了實驗數據的穩定性，并且能夠高精度的對實際施工現場的錨固效果、對邊坡的穩定狀態作出準確判斷。
[0007]為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:一種用于邊坡模型實驗的加載測力裝置，包括支架，支架分為光滑桿和螺紋桿，光滑桿和螺紋桿相互平行，光滑桿和螺紋桿相互平行，光滑桿底端固定設置在底座，光滑桿和螺紋桿頂端之間設有水平板，水平板上設有刻度；
[0008]螺紋桿底端與底座之間通過第二滾動軸承連接，螺紋桿頂端穿過水平板，螺紋桿頂端設有轉盤，穿過水平板的位置設有第一滾動軸承；
[0009]螺紋桿和光滑桿上設有調節平臺，調節平臺能夠沿豎直方向上移動。
[0010]優選的，所述的調節平臺包括滑桿和固定裝置，固定裝置上設有光滑孔和第二螺紋孔，光滑桿穿過光滑孔，光滑桿上設有刻度，螺紋桿穿過第二螺紋孔，固定裝置上還設有一個開口，滑桿穿過開口并能夠在開口內滑動。
[0011]優選的，所述的固定裝置上的開口頂面上設有多個滑輪，滑桿頂面上設有滑槽，滑輪用于控制滑桿滑動方向。
[0012]優選的，所述的固定裝置上的開口頂面上還設有固定螺栓。
[0013]優選的，所述的滑桿一端與固定鋼板連接，滑桿一端上設有第一螺紋孔，固定鋼板上設有多個第三螺紋孔，對齊第一螺紋孔和第三螺紋孔后利用螺桿固定。
[0014]優選的，所述的固定鋼板上設有傳感器，傳感器一端設有帶孔螺栓，帶孔螺栓上的通孔與錨索固定連接，錨索穿過錨索孔固定在邊坡模型內，位于邊坡模型內的錨索一端為銷索固定端。
[0015]優選的，所述的錨索孔位置設有木塞。
[0016]優選的，所述的傳感器與數據采集儀連接。
[0017]優選的，所述的錨索的彈性模量、橫截面積以及預應力值根據實際施工中所用錨索與相似比的比值計算得出，錨索孔位置可設置多根小直徑錨索。
[0018]優選的，所述的傳感器與固定鋼板之間可采用螺栓穿過螺孔的方式固定連接，也可以采用磁力表的方式連接，采用磁力表的連接方式，對傳感器在固定鋼板上的位置限制更少，傳感器可以固定在固定鋼板上任意位置。
[0019]一種用于邊坡模型實驗的加載測力裝置的加載固定方法，包括以下步驟:
[0020]I)埋設錨索固定端:先確定錨索的預錨固位置，在模型堆砌過程中將錨索的埋設錨索固定端穿過帶有一定強度的光滑中空管，然后固定在預錨固位置上。
[0021]2)鉆孔成型:模型堆筑完成養護后，開挖至錨索高程后，拔出中空管，作為鉆孔。根據錨索位置組裝加載測力裝置，安裝錨索傳感器，將錨索固定在傳感器(2)上，轉動轉盤調節滑桿豎直位置，使滑桿帶動固定鋼板與傳感器在豎直方向上移動，并使傳感器與錨索孔、錨索固定端在同一條直線上，保證錨索為直線形。
[0022]3)施加預應力、注漿與安裝錨索:調節滑桿的水平位置，使與傳感器連接的數據采集儀采集到的數據達到注漿壓力后進行注漿，注漿完成后在錨索孔上安裝圓孔木塞作為錨索頭。
[0023]4)量測與數據整理:根據實際工程中邊坡邊開挖邊支護的原則，邊開挖邊觀察傳感器采集儀數據，并在后期加載過程中持續觀察錨索力的變化。
[0024]本發明提供的一種用于邊坡模型實驗的加載測力裝置及其加載固定方法，通過采用上述結構，調節感應器與錨索端的位置，保證錨索位于邊坡模型內部和邊坡模型外部的兩部分處于同一直線上，避免錨索產生彎折造成的數據檢測不準確，減小了數據誤差，使本裝置能夠根據錨孔的高程及傾斜度做出調節，以滿足各個不同邊坡模型的實驗檢測要求；
[0025]采用多根小直徑的錨索，在同一位置預埋多根錨索的方式，能夠有效避免邊坡模型開挖過程中，因操作不當造成的錨索損壞；
[0026]采用預埋空中管的方式來形成錨索孔，能夠避免因模型與實際情況之間相似比太大，模型太小而使錨孔開挖過程中造成模型損壞，保證邊坡的完整性；
[0027]所采用的固定鋼板上均勻分布大量第三螺紋孔，實現一個裝置能夠對多根錨索進行固定，能夠使實驗模型中的錨索數量與實際工程中一致，保證最大化還原施工情況，確保實驗數據的準確性。
【附圖說明】
[0028]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明:
[0029]圖1為本發明的整體結構示意圖。
[0030]圖2為本發明的加載測力裝置結構示意圖。
[0031]圖3為本發明的支架結構示意圖。
[0032]圖4為本發明的滑桿與固定裝置結構示意圖。
[0033]圖5為本發明的固定鋼板的結構示意圖。
[0034]圖6為本發明的圖5中A處放大圖。
[0035]圖中:支架1，傳感器2，帶孔螺栓3，錨索4，木塞5，錨索孔6，錨索固定端7，固定鋼板8，滑桿9，第一螺紋孔10，滑輪11，固定螺栓12，滑槽13，光滑孔14，第二螺紋孔15，光滑桿16，轉盤17，螺紋桿18，底座19，第一滾動軸承20，水平板21，第二滾動軸承22，數據采集儀23，第三螺紋孔24，固定裝置25。
【具體實施方式】
[0036]如圖中，一種用于邊坡模型實驗的加載測力裝置，包括支架1，支架I分為光滑桿16和螺紋桿18，光滑桿16和螺紋桿18相互平行，光滑桿16和螺紋桿18相互平行，光滑桿16底端固定設置在底座19，光滑桿16和螺紋桿18頂端之間設有水平板21，水平板21上設有刻度；
[0037]螺紋桿18底端與底座19之間通過第二滾動軸承22連接，螺紋桿18頂端穿過水平板21，螺紋桿18頂端設有轉盤17，穿過水平板的位置設有第一滾動軸承20 ;
[0038]螺紋桿18和光滑桿16上設有調節平臺，調節平臺能夠沿豎直方向上移動。
[0039]優選的方案中，所述的調節平臺包括滑桿9和固定裝置25，固定裝置25上設有光滑孔14和第二螺紋孔15，光滑桿16穿過光滑孔14，光滑桿16上設有刻度，螺紋桿18穿過第二螺紋孔15，固定裝置25上還設有一個開口，滑桿9穿過開口并能夠在開口內滑動。
[0040]優選的方案中，所述的固定裝置25上的開口頂面上設有多個滑輪11，滑桿9頂面上設有滑槽13，滑輪11用于控制滑桿9滑動方向。
[0041]優選的方案中，所述的固定裝置25上的開口頂面上還設有固定螺栓12。
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