一種錨固加壓的巖體現場直剪試驗方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及水利水電、城市建設、鐵路交通、國防建設等巖土工程的巖石力學參數現位測試方法。
【背景技術】
[0002]巖體現場直剪試驗是廣泛應用于水利水電、城市建設、鐵路交通、國防建設等巖土工程的巖石力學參數現位測試方法。由于試驗是在現場的巖體中進行，而且試件尺寸大，試驗成果能真實地反映巖體及結構面的非均質和各向異性，比室內巖塊試驗更符合實際情況。
[0003]—般現場直剪試驗需要對試件施加一個垂直方向的力作為剪切面的正應力，加壓時通過連接千斤頂的傳立柱對頂板施壓，這需要試驗在硐室中進行。而露天環境下現場直剪試驗，對試件的壓力，一般是通過堆載加壓或在試件周圍的巖土體設置錨桿或粧，并通過橫梁和千斤頂對承壓板加壓。顯然，傳統的承壓板試驗方法存在著所需試驗場地大、試驗設備笨重、安裝不便、成本高和準備周期長等缺點。

【發明內容】

[0004]本發明提供一種錨固加壓的巖體現場直剪試驗方法，該方法具有試驗系統緊湊、占用場地小、試驗設備簡單、安裝方便、成本低和施工工期短等優點。
[0005]一種錨固加壓的巖體現場直剪試驗方法，步驟如下:
[0006]第一步，首先在需要直剪試驗的試件位置向巖石基底施工鉆孔，鉆孔直徑應大于等于65mm，鉆孔深度根據需要安裝的錨索長度確定；上述的錨索長度等于試件高度、自由段長度和錨固段長度之和；自由段長度應大于10倍的鉆孔直徑，錨固段長度根據錨索所需的錨固力確定；錨索采用一股或多股鋼絞線，鋼絞線直徑和股數由試驗施加的所需最大壓力確定，保證施加到最大壓力時鋼絞線不被拉斷；
[0007]第二步，安裝錨索:將錨索送入鉆孔中，向鉆孔中錨固段注入砂漿，并留出不注砂漿的自由段，砂漿凝固一定強度后將錨索錨固在鉆孔中，再在孔口以上的錨索露頭上依次安裝傳力板、中空千斤頂、壓力傳感器，并保證整個系統在加載方向的同軸線上，然后用錨索鎖具鎖緊；
[0008]第三步，操作中空千斤頂，對直剪試驗的試件巖體施加一定的預應力，用以保護試件，減少切割時對巖體裂隙面的擾動；然后以錨索平面位置作為試件的平面中心位置畫出試件平面尺寸，按照平面尺寸線在錨索四周進行切割，切割深度達到試件設計高度，形成與巖石基底連體的試件；切割時并要求在試件直剪試驗的受力面方向預留出安裝橫向加載千斤頂的安裝空間；
[0009]第四步，在上述預留的安裝空間安設橫向加載千斤頂，在試件的受力面對面安裝橫向位移傳感器，在試件的頂面安裝縱向位移傳感器，將壓力傳感器、橫向位移傳感器和縱向位移傳感器連接數顯儀器；
[0010]第五步，開始試驗，首先通過中空千斤頂施加縱向應力，使縱向應力達到設計要求后，然后操作橫向加載千斤頂對試件進行橫向加載，使試件底部形成剪切面，與巖體產生剪切力，在剪切力的作用下試件產生一定的相對位移，從而在數顯儀器上得到不同壓力下試件的橫向位移和縱向位移數據，完成直剪試驗。
[0011]本發明方法利用錨索提供試件垂直方向的力來作為剪切面的正應力，而且利用錨索的橫向柔性及鉆孔斷面空隙提供試件的移動條件，不需要再設置滾動滑板，所以本發明具有試驗系統緊湊、占用場地小、試驗設備簡單、安裝方便、成本低和施工工期短等優點。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明錨固加壓的現場直剪方法系統布置示意圖。
[0013]圖例說明:1_試件；2-鉆孔；3-錨索；4_錨固段；5_橫向加載千斤頂；6_錨索鎖具；7_壓力傳感器；8_傳力板；9_橫向位移傳感器；10_縱向位移傳感器，11-中空千斤頂；a-試件高度，b-自由段長度，C-錨固段長度。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示，本發明的一種錨固加壓的巖體現場直剪試驗方法，步驟如下:
[0015]第一步，首先在需要直剪試驗的試件I位置向巖石基底施工鉆孔2，鉆孔2直徑為65mm，鉆孔2深度等于錨索3長度；上述的錨索3長度等于試件I高度a、自由段長度b和錨固段4長度c之和；自由段長度b為10倍的鉆孔直徑即650mm，錨固段4長度c根據錨索3所需的錨固力確定；錨索3采用一股或多股鋼絞線，鋼絞線直徑和股數由試驗施加的所需最大壓力確定，保證施加到最大壓力時鋼絞線不被拉斷；
[0016]第二步，安裝錨索3:將錨索3送入鉆孔2中，向鉆孔2中錨固段4注入砂漿，并留出不注砂漿的自由段，砂漿凝固一定強度后在孔口的錨索3露頭上依次安裝傳力板8、中空千斤頂11、壓力傳感器7，保證整個系統在加載方向的同軸線上，然后用錨索鎖具6鎖緊；
[0017]第三步，操作中空千斤頂i i，對直剪試驗的試件巖體施加一定的預應力，用以保護試件，減少切割時對巖體裂隙面的擾動；然后以錨索3平面位置作為試件的平面中心位置畫出試件平面尺寸，按照平面尺寸線在錨索3四周進行切割，切割深度達到試件設計高度，形成與巖石基底連體的試件I ;切割時并要求在試件直剪試驗的受力面方向預留出安裝橫向加載千斤頂5的安裝空間；
[0018]第四步，在上述預留的安裝空間安設橫向加載千斤頂5，在試件I的受力面對面安裝橫向位移傳感器9，在試件I的頂面安裝縱向位移傳感器10，將壓力傳感器7、橫向位移傳感器9和縱向位移傳感器10連接數顯儀器；
[0019]第五步，開始試驗，首先通過中空千斤頂11施加縱向應力，使縱向應力達到設計要求后，然后操作橫向加載千斤頂5對試件進行橫向加載，使試件I底部形成剪切面，與巖體產生剪切力，在剪切力的作用下試件產生一定的相對位移，從而在數顯儀器上得到不同壓力下試件的橫向位移和縱向位移數據，完成直剪試驗。
【主權項】
1.一種錨固加壓的巖體現場直剪試驗方法，其特征在于，步驟如下: 第一步，首先在需要直剪試驗的試件位置向巖石基底施工鉆孔，鉆孔直徑應大于等于65mm，鉆孔深度等于錨索長度；上述的錨索長度等于試件高度、自由段長度和錨固段長度之和；自由段長度應大于10倍的鉆孔直徑，錨固段長度根據錨索所需的錨固力確定；錨索采用一股或多股鋼絞線，鋼絞線直徑和股數由試驗施加的所需最大壓力確定，保證施加到最大壓力時鋼絞線不被拉斷； 第二步，安裝錨索:將錨索送入鉆孔中，向鉆孔中錨固段注入砂漿，并留出不注砂漿的自由段，砂漿凝固一定強度后將錨索錨固在鉆孔中，再在孔口以上的錨索露頭上依次安裝傳力板、中空千斤頂和壓力傳感器，并保證整個系統在加載方向的同軸線上，然后用錨索鎖具鎖緊； 第三步，操作中空千斤頂，對直剪試驗的試件巖體施加一定的預應力，用以保護試件，減少切割時對巖體裂隙面的擾動；然后以錨索平面位置作為試件的平面中心位置畫出試件平面尺寸，按照平面尺寸線在錨索四周進行切割，切割深度達到試件設計高度，形成與巖石基底連體的試件；切割時并要求在試件直剪試驗的受力面方向預留出安裝橫向加載千斤頂的安裝空間； 第四步，在上述預留的安裝空間安設橫向加載千斤頂，在試件的受力面對面安裝橫向位移傳感器，在試件的頂面安裝縱向位移傳感器，將壓力傳感器、橫向位移傳感器和縱向位移傳感器連接數顯儀器； 第五步，開始試驗，首先通過中空千斤頂施加縱向應力，使縱向應力達到設計要求后，然后操作橫向加載千斤頂對試件進行橫向加載，使試件底部形成剪切面，與巖體產生剪切力，在剪切力的作用下試件產生一定的相對位移，從而在數顯儀器上得到不同壓力下試件的橫向位移和縱向位移數據，完成直剪試驗。
【專利摘要】本發明公開了一種錨固加壓的巖體現場直剪試驗方法，它是在試件內部預先安設錨索，試驗時采用中空千斤頂或預應力張拉設備對試件施加試驗所需的剪切面上的法向壓力，而且利用錨索的橫向柔性及鉆孔斷面空隙提供試件的移動條件，本發明與一般現場直剪試驗方法相比具有試驗系統緊湊、占用場地小、試驗設備簡單、安裝方便、成本低和施工工期短等優點。
【IPC分類】G01N3/24
【公開號】CN105203409
【申請號】CN201510674181
【發明人】尤志嘉
【申請人】山東科技大學
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月15日