专利名称：土层锚杆应变测试系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于土层锚杆应变测试技术领域，尤其是涉及一种土层锚杆应变测试系统。
背景技术：
土层锚杆是近代岩土工程领域的一项重要技术，是一种埋设在土层深处的受拉构件，能充分发挥土体能量、调用和提高土体的自身强度与自稳能力，可以有效控制土体及工程结构物的变形，并确保施工安全与工程稳定。土层锚杆技术以其结构简单、施工安全、对坡体扰动动小、对附近建筑物影响小、节省工程材料等突出优点受到了工程界的青睐，近年来得到了迅速发展和广泛应用，几乎已触及岩土工程领域的各个角落，包括边坡、基坑、矿井、隧洞、地下工程，坝体、航道、水库、机场及抗倾、抗浮结构等工程建设。随着我国大力兴建基础设施，特别是对交通、能源、水利和城市基础设施建设力度的加大，锚固技术已展示出十分广阔的应用前景。虽然土层锚杆的应用范围较广，但对其锚固机理的认识与理论研究却相对滞后，目前还没有一种可以得到广泛认可的工程设计理论，整体处在经验设计阶段，还有许多问题有待于进一步解决。另外，锚杆支护为隐蔽工程，加上土体的性质复杂多变，锚杆工程出现病害甚至失事的现象屡见不鲜，给工程建设带来极大的安全隐患，严重的甚至造成工程中断、人员伤亡和带来重大的经济损失。因而，现如今需要一种结构简单、加工制作及安装布设方便且使用操作简便、使用效果好、实用价值高的土层锚杆应变测试系统，能在室内对土层锚杆的应变分布状态进行模拟测试，并且测试速度快、测试结果准确。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种土层锚杆应变测试系统，其结构简单、加工制作及安装布设方便且使用操作简便、使用效果好、实用价值高，能在室内对土层锚杆的应变分布状态进行模拟测试，并且测试速度快、测试结果准确。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种土层锚杆应变测试系统，其特征在于:包括内部装有供多根被测试锚杆锚固用土体的土层锚杆应变测试箱、由上至下施加竖向压力的加载装置、多个在竖向压力加载过程中分别对多根所述被测试锚杆的应变分布状况进行测试的应变测试装置和分别与多个所述应变测试装置相接的应变仪，所述应变测试装置的数量与所述被测试锚杆的数量相同，且多个所述应变测试装置分别布设在多根所述被测试锚杆上；所述土层锚杆应变测试箱包括立方箱体、多根由前至后插装入所述立方箱体内且分别对多根被测试锚杆所用锚孔进行成型的插装管和能由前至后装入所述立方箱体内的弧形滑板，所述插装管的数量与被测试锚杆的数量相同，且多根所述插装管由上至下分多排进行布设，多根所述插装管的布设位置分别与多根所述被测试锚杆的布设位置一一对应；所述立方箱体包括呈水平底板、分别布设在所述水平底板前后两侧上方的前挡板和后挡板以及分别布设在所述水平底板左右两侧上方的左挡板和右挡板，所述水平底板、前挡板、后挡板、左挡板和右挡板均为矩形板，且所述前挡板、后挡板、左挡板和右挡板均呈竖直向布设；所述前挡板由固定在所述水平底板上的固定挡板一和安装在固定挡板一上方的可拆卸式挡板一组装而成，所述固定挡板一和可拆卸式挡板一均为矩形板且二者的宽度相同，所述固定挡板一和可拆卸式挡板一布设在同一竖直平面上；所述左挡板的结构和尺寸均与所述右挡板相同；所述左挡板由固定在所述水平底板上的固定挡板二和安装在所述固定挡板二前上方的可拆卸式挡板二组装而成，所述固定挡板二和所述可拆卸式挡板二布设在同一竖直平面上；所述右挡板由固定在所述水平底板上的固定挡板三和安装在固定挡板三前上方的可拆卸式挡板三组装而成，所述固定挡板三和可拆卸式挡板三布设在同一竖直平面上；所述可拆卸式挡板二和可拆卸式挡板三的结构和尺寸均相同，且所述可拆卸式挡板二和可拆卸式挡板三的形状均为直角形；所述可拆卸式挡板二和可拆卸式挡板三的竖向直边长度均与可拆卸式挡板一的高度相同；所述弧形滑板卡装于所述固定挡板二和固定挡板三之间，所述弧形滑板的横向宽度与所述固定挡板二和固定挡板三之间的间距相同，且弧形滑板的竖向高度与可拆卸式挡板一的高度相同；所述可拆卸式挡板一上开有多个分别供多根所述插装管穿过的通孔一，且弧形滑板上开有多个分别供多根所述插装管穿过的通孔二 ；所述加载装置布设在所述土体的上方且其位于弧形滑板前侧。上述土层锚杆应变测试系统，其特征是:所述应变测试装置包括多个分别对被测试锚杆上多个位置处的应变值进行实时测试的应变片，多个所述应变片由前至后布设在被测试锚杆上，且多个所述应变片均与所述应变仪相接。上述土层锚杆应变测试系统，其特征是:所述可拆卸式挡板二和可拆卸式挡板三的斜边与水平面之间的夹角均为α，且tana=l: 0.75。上述土层锚杆应变测试系统，其特征是:所述加载装置与所述土体之间垫装有水平垫板。 上述土层锚杆应变测试系统，其特征是:多个所述应变片中位于弧形滑板前侧的应变片均为前侧应变片，且多个所述应变片中位于弧形滑板后侧的应变片均为后侧应变片，所述前侧应变片和所述后侧应变片的数量均为多个；多个所述前侧应变片中位于最后侧的前侧应变片与弧形滑板之间的间距为2cm±0.2cm，多个所述前侧应变片中前后相邻两个所述前侧应变片之间的间距为10cm±2cm ;多个所述后侧应变片中位于最前侧的后侧应变片与弧形滑板之间的间距为2cm±0.2cm，多个所述后侧应变片中前后相邻两个所述后侧应变片之间的间距为10cm±2cm。上述土层锚杆应变测试系统，其特征是:所述应变片为电阻应变片，且所述应变仪为静态电阻应变仪。上述土层锚杆应变测试系统，其特征是:还包括对所述加载装置进行控制的上位机，所述应变仪和所述加载装置均与上位机相接。上述土层锚杆应变测试系统，其特征是:还包括对所述立方箱体进行整体加固的立方形支架，所述立方箱体布设在所述立方形支架内。上述土层锚杆应变测试系统，其特征是:所述立方箱体的竖向高度为1.5m±0.2m,所述前挡板和所述后挡板的横向宽度均为1.7m±0.2m,所述左挡板和右挡板的横向宽度均为2.0m±0.2m ;所述固定挡板一的竖向高度为0.2m 0.3m ;多根所述插装管由上至下分四排进行布设或由上至下分五排进行布设，每一排所述插装管中所包括插装管的数量均为4根或5根；上下相邻两排所述插装管之间的间距均为d，且每一排所述插装管中左右相邻两根所述插装管之间的间距均为d，其中d=0.2m±0.02m。上述土层锚杆应变测试系统，其特征是:所述插装管为PVC管，所述通孔一和通孔二均为圆形通孔。本实用新型与现有技术相比具有以下优点:1、结构简单、设计合理，加工制作及安装布设方便且投入成本较低。2、使用操作简便且使用效果好，能在室内对土层锚杆的应变分布状态进行模拟测试，并能满足土层锚杆的应变测试需求。3、加载方便，应变测试数据准确、可靠，并且测试速度快，实现方便。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型土层锚杆应变测试箱的结构示意图。图2为本实用新型完成土层锚杆应变测试箱内土体夯实过程后的使用状态参考图。图3为本实用新型完成土层锚杆应变测试箱内弧形滑板安装、坡面土体填充与插装管拔除后的使用状态参考 图。图4为本实用新型对被测试锚杆进行锚固之前的锚孔布设位置示意图。图5为本实用新型弧形滑板的结构示意图。图6为本实用新型水平垫板的布设位置示意图。图7为本实用新型应变测试装置与加载装置的使用状态参考图。图8为本实用新型的电路原理框图。附图标记说明:1-1一固定挡板二 ；1-2—可拆卸式挡板二 ； 2_1—固定挡板一；2-2—可拆卸式挡板一 ；3—被测试锚杆；4一插装管；5—弧形滑板；6—立方形支架；7—通孔一；8—通孔二 ；9一水平垫板；10—电阻应变片；11一静态电阻应变仪；12—液压加载装置；13—上位机；14一锚孔；15—后挡板；16-1—固定挡板-* ;16-2一可拆卸式挡板二 ；17—滑体。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7及图8所示，本实用新型包括内部装有供多根被测试锚杆3锚固用土体的土层锚杆应变测试箱、由上至下施加竖向压力的加载装置、多个在竖向压力加载过程中分别对多根所述被测试锚杆3的应变分布状况进行测试的应变测试装置和分别与多个所述应变测试装置相接的应变仪，所述应变测试装置的数量与所述被测试锚杆3的数量相同，且多个所述应变测试装置分别布设在多根所述被测试锚杆3上。所述土层锚杆应变测试箱包括立方箱体、多根由前至后插装入所述立方箱体内且分别对多根被测试锚杆3所用锚孔14进行成型的插装管4和能由前至后装入所述立方箱体内的弧形滑板5，所述插装管4的数量与被测试锚杆3的数量相同，且多根所述插装管4由上至下分多排进行布设，多根所述插装管4的布设位置分别与多根所述被测试锚杆3的布设位置一一对应。所述立方箱体包括呈水平底板、分别布设在所述水平底板前后两侧上方的前挡板和后挡板15以及分别布设在所述水平底板左右两侧上方的左挡板和右挡板，所述水平底板、前挡板、后挡板15、左挡板和右挡板均为矩形板，且所述前挡板、后挡板15、左挡板和右挡板均呈竖直向布设；所述前挡板由固定在所述水平底板上的固定挡板一 2-1和安装在固定挡板一 2-1上方的可拆卸式挡板一 2-2组装而成，所述固定挡板一 2-1和可拆卸式挡板一 2-2均为矩形板且二者的宽度相同，所述固定挡板一 2-1和可拆卸式挡板一2-2布设在同一竖直平面上。所述左挡板的结构和尺寸均与所述右挡板相同。所述左挡板由固定在所述水平底板上的固定挡板二 16-1和安装在所述固定挡板二 16-1前上方的可拆卸式挡板二 16-2组装而成，所述固定挡板二 16-1和所述可拆卸式挡板二 16-2布设在同一竖直平面上。所述右挡板由固定在所述水平底板上的固定挡板三1-1和安装在固定挡板三1-1前上方的可拆卸式挡板三1-2组装而成，所述固定挡板三1-1和可拆卸式挡板三1-2布设在同一竖直平面上。所述可拆卸式挡板二 16-2和可拆卸式挡板三1-2的结构和尺寸均相同，且所述可拆卸式挡板二 16-2和可拆卸式挡板三1-2的形状均为直角形。所述可拆卸式挡板二 16-2和可拆卸式挡板三1-2的竖向直边长度均与可拆卸式挡板一 2-2的高度相同。所述弧形滑板5卡装于所述固定挡板二 16-1和固定挡板三1-1之间，所述弧形滑板5的横向宽度与所述固定挡板二 16-1和固定挡板三1-1之间的间距相同，且弧形滑板5的竖向高度与可拆卸式挡板一 2-2的高度相同。所述可拆卸式挡板一 2-2上开有多个分别供多根所述插装管4穿过的通孔一 7，且弧形滑板5上开有多个分别供多根所述插装管4穿过的通孔二 8。所述加载装置布设在所述土体的上方且其位于弧形滑板5前侧。本实施例中，所述加载装置与所述土体之间垫装有水平垫板9。实际进行加载时，通过水平垫板9将加载力均匀传递至土体加载面上。本实施例中，所述应变测试装置包括多个分别对被测试锚杆3上多个位置处的应变值进行实时测试的应变片，多个所述应变片由前至后布设在被测试锚杆3上，且多个所述应变片均与所述应变仪相接。实际布设安装时，多个所述应变片中位于弧形滑板5前侧的应变片均为前侧应变片，且多个所述应变片中位于弧形滑板5后侧的应变片均为后侧应变片，所述前侧应变片和所述后侧应变片的数量均为多个。多个所述前侧应变片中位于最后侧的前侧应变片与弧形滑板5之间的间距为2cm±0.2cm,多个所述前侧应变片中前后相邻两个所述前侧应变片之间的间距为10cm±2cm ;多个所述后侧应变片中位于最前侧的后侧应变片与弧形滑板5之间的间距为2cm±0.2cm，多个所述后侧应变片中前后相邻两个所述后侧应变片之间的间距为10cm±2cm。本实施例中，多个所述前侧应变片中位于最后侧的前侧应变片与弧形滑板5之间的间距为2cm，多个所述前侧应变片中前后相邻两个所述前侧应变片之间的间距为IOcm ;多个所述后侧应变片中位于最前侧的后侧应变片与弧形滑板5之间的间距为2cm，多个所述后侧应变片中前后相邻两个所述后侧应变片之间的间距为10cm。本实施例中，所述应变片为电阻应变片10，且所述应变仪为静态电阻应变仪11。同时，本实用新型还包括对所述加载装置进行控制的上位机13，所述应变仪和所述加载装置均与上位机13相接。本实施例中，所述加载装置为液压加载装置12，且液压加载装置12为液压千斤顶。实际使用时，所述加载装置也可以采用其它类型的加载设备。本实施例中，本实用新型还包括对所述立方箱体进行整体加固的立方形支架6，所述立方箱体布设在所述立方形支架6内。本实施例中，所述立方形支架6为角钢支架。实际加工制作时，所述立方形支架6也可以采用其它类型的支架。所述立方箱体的竖向高度为1.5m±0.2m,所述前挡板和所述后挡板15的横向宽度均为1.7m±0.2m,所述左挡板和右挡板的横向宽度均为2.0m±0.2m ;所述固定固定挡板一 2-1的竖向高度为0.2m 0.3m。本实施例中，所述立方箱体的竖向高度为1.5m，所述前挡板和所述后挡板15的横向宽度均为1.7m,所述左挡板和右挡板的横向宽度均为2.0m0实际加工制作时，可根据具体需要，对所述立方箱体的竖向高度、所述前挡板和所述后挡板15的横向宽度、所述左挡板和右挡板的横向宽度以及所述固定固定挡板一 2-1的竖向高度进行相应调整。实际安装时，多根所述插装管4由上至下分四排进行布设或由上至下分五排进行布设。每一排所述插装管4中所包括插装管4的数量均为4根或5根。本实施例中，多根所述插装管4由上至下分五排进行布设，每一排所述插装管4中所包括插装管4的数量均为4根。上下相邻两排所述插装管4之间的间距均为d，且每一排所述插装管4中左右相邻两根所述插装管4之间的间距均为d，其中d=0.2m±0.02m。本实施例中，d=0.2m。本实施例中，所述插装管4为PVC管，所述通孔一 7和通孔二 8均为圆形通孔。本实施例中，所述水平底板、前挡板、后挡板15和右挡板均为木板。本实施例中，所述可拆卸式挡板二 16-2和可拆卸式挡板三1-2的斜边与水平面之间的夹角均为0，且七8110=1: 0.75ο实际使用时，先将土样由上至下装入所述立方箱体内，并由下至上进行分层夯实固结，且土体夯实过程中，将多根插装管4由前至后分别插装入土体内以预留出锚孔14;紧接着，拆除所述前挡板中的可拆卸式挡板一 2-2，并根据预先设计好的滑面位置在夯实后的土体前部削出滑床；之后，在削出的滑床上铺设弧形滑板5以模拟滑面；随后，在弧形滑板5上由下至上分层填土且分层夯实后形成滑体17，待滑体17夯好之后，自土体中拔出插装管4，并相应获得成型的锚孔3 ;然后，利用锚孔3在土体内布设被测试锚杆，且待被测试锚杆布好之后对布好的被测试锚杆进行锚固，同时在被测试锚杆锚固过程中，在各被测试锚杆上右前至后布设多个电阻应变片10 ;待多根被测试锚杆均锚固完成且各根锚杆上所布设的电阻应变片10均布设完成后，将多根被测试锚杆上所布设的电阻应变片10均通过电缆与静态电阻应变仪11相接，同时在滑体17上铺设水平垫板9 ;最后，采用液压加载装置12由先至后进行多次加载，且每一次加载过程中，对各根被测试锚杆的变形情况与液压加载装置12的加载力大小进行监测。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种土层锚杆应变测试系统，其特征在于:包括内部装有供多根被测试锚杆(3)锚固用土体的土层锚杆应变测试箱、由上至下施加竖向压力的加载装置、多个在竖向压力加载过程中分别对多根所述被测试锚杆(3)的应变分布状况进行测试的应变测试装置和分别与多个所述应变测试装置相接的应变仪，所述应变测试装置的数量与所述被测试锚杆(3)的数量相同，且多个所述应变测试装置分别布设在多根所述被测试锚杆(3)上； 所述土层锚杆应变测试箱包括立方箱体、多根由前至后插装入所述立方箱体内且分别对多根被测试锚杆(3)所用锚孔(14)进行成型的插装管(4)和能由前至后装入所述立方箱体内的弧形滑板(5)，所述插装管(4)的数量与被测试锚杆(3)的数量相同，且多根所述插装管(4)由上至下分多排进行布设，多根所述插装管(4)的布设位置分别与多根所述被测试锚杆(3)的布设位置一一对应；所述立方箱体包括呈水平底板、分别布设在所述水平底板前后两侧上方的前挡板和后挡板(15)以及分别布设在所述水平底板左右两侧上方的左挡板和右挡板，所述水平底板、前挡板、后挡板(15 )、左挡板和右挡板均为矩形板，且所述前挡板、后挡板(15)、左挡板和右挡板均呈竖直向布设；所述前挡板由固定在所述水平底板上的固定挡板一(2-1)和安装在固定挡板一(2-1)上方的可拆卸式挡板一(2-2)组装而成，所述固定挡板一(2-1)和可拆卸式挡板一(2-2)均为矩形板且二者的宽度相同，所述固定挡板一(2-1)和可拆卸式挡板一(2-2)布设在同一竖直平面上；所述左挡板的结构和尺寸均与所述右挡板相同；所述左挡板由固定在所述水平底板上的固定挡板二(16-1)和安装在所述固定挡板二(16-1)前上方的可拆卸式挡板二(16-2)组装而成，所述固定挡板二( 16-1)和所述可拆卸式挡板二( 16-2)布设在同一竖直平面上；所述右挡板由固定在所述水平底板上的固定挡板三(1-1)和安装在固定挡板三(1-1)前上方的可拆卸式挡板三(1-2)组装而成，所述固定挡板三(1-1)和可拆卸式挡板三(1-2)布设在同一竖直平面上；所述可拆卸式挡板二(16-2)和可拆卸式挡板三(1-2)的结构和尺寸均相同，且所述可拆卸式挡板二( 16-2)和可拆卸式挡板三(1-2)的形状均为直角形；所述可拆卸式挡板二( 16-2)和可拆卸式挡板三(1-2)的竖向直边长度均与可拆卸式挡板一(2-2)的高度相同；所述弧形滑板(5)卡装于所述固定挡板二(16-1)和固定挡板三(1-1)之间，所述弧形滑板(5)的横向宽度与所述固 定挡板二(16-1)和固定挡板三(1-1)之间的间距相同，且弧形滑板(5)的竖向高度与可拆卸式挡板一(2-2)的高度相同；所述可拆卸式挡板一(2-2)上开有多个分别供多根所述插装管(4)穿过的通孔一(7)，且弧形滑板(5)上开有多个分别供多根所述插装管(4)穿过的通孔二(8)； 所述加载装置布设在所述土体的上方且其位于弧形滑板(5)前侧。
2.按照权利要求1所述的土层锚杆应变测试系统，其特征在于:所述应变测试装置包括多个分别对被测试锚杆(3)上多个位置处的应变值进行实时测试的应变片，多个所述应变片由前至后布设在被测试锚杆(3)上，且多个所述应变片均与所述应变仪相接。
3.按照权利要求1或2所述的土层锚杆应变测试系统，其特征在于:所述可拆卸式挡板二(16-2)和可拆卸式挡板三(1-2)的斜边与水平面之间的夹角均为α，且tana=l:0.75。
4.按照权利要求1或2所述的土层锚杆应变测试系统，其特征在于:所述加载装置与所述土体之间垫装有水平垫板(9 )。
5.按照权利要求2所述的土层锚杆应变测试系统，其特征在于:多个所述应变片中位于弧形滑板(5)前侧的应变片均为前侧应变片，且多个所述应变片中位于弧形滑板(5)后侧的应变片均为后侧应变片，所述前侧应变片和所述后侧应变片的数量均为多个；多个所述前侧应变片中位于最后侧的前侧应变片与弧形滑板(5)之间的间距为2cm±0.2cm，多个所述前侧应变片中前后相邻两个所述前侧应变片之间的间距为10cm±2cm ;多个所述后侧应变片中位于最前侧的后侧应变片与弧形滑板(5)之间的间距为2cm±0.2cm，多个所述后侧应变片中前后相邻两个所述后侧应变片之间的间距为10cm±2cm。
6.按照权利要求2所述的土层锚杆应变测试系统，其特征在于:所述应变片为电阻应变片(10)，且所述应变仪为静态电阻应变仪(11)。
7.按照权利要求1或2所述的土层锚杆应变测试系统，其特征在于:还包括对所述加载装置进行控制的上位机(13)，所述应变仪和所述加载装置均与上位机(13)相接。
8.按照权利要求1或2所述的土层锚杆应变测试系统，其特征在于:还包括对所述立方箱体进行整体加固的立方形支架(6 )，所述立方箱体布设在所述立方形支架(6 )内。
9.按照权利要求1或2所述的土层锚杆应变测试系统，其特征在于:所述立方箱体的竖向高度为1.5ηι±0.2m,所述前挡板和所述后挡板(15)的横向宽度均为1.7m±0.2m,所述左挡板和右挡板的横向宽度均为2.0m±0.2m ;所述固定挡板一(2_1)的竖向高度为0.2m 0.3m;多根所述插装管(4)由上至下分四排进行布设或由上至下分五排进行布设，每一排所述插装管(4)中所包括插装管(4)的数量均为4根或5根；上下相邻两排所述插装管(4)之间的间距均为d，且每一排所述插装管(4)中左右相邻两根所述插装管(4)之间的间距均为 d，其中 d=0.2m±0.02m。
10.按照权利要求9所述的土层锚杆应变测试系统，其特征在于:所述插装管(4)为PVC 管，所述通孔一(7 )和通孔二( 8 )均为圆形通孔。
专利摘要本实用新型公开了一种土层锚杆应变测试系统，包括内部装有供多根被测试锚杆锚固用土体的土层锚杆应变测试箱、由上至下施加竖向压力的加载装置、多个在竖向压力加载过程中分别对多根被测试锚杆的应变分布状况进行测试的应变测试装置和分别与多个应变测试装置相接的应变仪；土层锚杆应变测试箱包括立方箱体、多根由前至后插装入立方箱体内且分别对多根被测试锚杆所用锚孔进行成型的插装管和能由前至后装入立方箱体内的弧形滑板；加载装置布设在土体上方且其位于弧形滑板前侧。本实用新型结构简单、加工制作及安装布设方便且使用操作简便、使用效果好、实用价值高，能在室内对土层锚杆的应变分布状态进行模拟测试，并且测试速度快、测试结果准确。
文档编号G01N3/08GK203083879SQ201320086500
公开日2013年7月24日 申请日期2013年2月26日 优先权日2013年2月26日
发明者汪班桥, 翟越, 李亚兰, 门玉明, 郝建斌 申请人:长安大学