一种用于锚杆拉拔试验的反力支座及使用方法与流程

本发明属于土木工程检测技术领域，具体涉及一种用于锚杆拉拔试验的反力支座及使用方法。

背景技术：

岩土锚固技术是近代岩土工程领域中的一个重要分支。锚固技术，国内习惯统称为锚杆支护技术，国外一般称锚固技术或锚杆加固技术。自1872年英国北威尔士露天页岩矿首次应用锚杆加固边坡及1912年德国谢列兹矿最先在井下巷道采用锚固技术以来，锚固技术至今已有100多年的发展历史。锚固技术作为一种技术经济优越的技术手段，越来越广泛地应用于土木工程各个领域，除了在地下工程、边坡工程、结构抗浮工程、深基坑工程继续保持着良好的发展势态之外，还在重力坝加固工程、桥梁路基工程以及抗倾覆、抗震工程中的地层锚固方面有了长足的发展。

检测是监督施工质量、保证锚杆支护安全可靠的重要手段。锚杆支护是一项隐性工程，因而及时有效的施工检测对于检验施工质量尤其重要。我国历来十分重视锚杆锚固力的检测工作，先后研制出了锚固力测定仪、超声波围岩裂缝探测仪等检测仪器，但性能不佳、功能不全，未形成一系列配套的综合检测技术。锚杆拉拔试验中反力垫板样式不统一、不规范就是锚固力检测中常见的问题之一，具体表现为现场加工反力垫板，甚至用两块钢板上下或左右拼凑，或者单块钢板中心任留一圆孔便作为反力垫板；拉拔试验过程中经常出现反力垫板变形，嵌入后方岩土体，导致重复测试的情况。锚杆锚固力检测是检验设计与施工质量的重要手段，因此，加大监测仪器配套设备的研制力度是十分必要的。

综合分析上述锚杆拉拔试验技术，还存在以下不足之处：

(1)锚杆拉拔试验中未形成统一形式的垫板，形式简单多样，且不规范，容易因受力不均衡出现偏心受拉现象；

(2)无法准确地测出真实的锚杆锚固力。如果反力垫板中心圆孔直径过小，会限制注浆体的位移和运动，测试数据往往是锚杆与注浆体之间的摩阻力，不能真实反映锚杆的抗拔力；

(3)对于软散的岩土体，当反力垫板面积与千斤顶底座面积相近时，在强大的压力作用下，反力垫板容易压碎后方岩土体，进而嵌入岩土体，出现千斤顶量程不够，需多次拉拔现象，最终造成拉拔数据无法确保真实可靠；

(4)对于锚杆位置较高或下方无支承体的情况，普通垫板不好固定，或不易居中，操作性差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于锚杆拉拔试验的反力支座及使用方法，其既能满足锚杆拉拔试验的基本要求，即适用于锚杆实际抗拔力测试的情况，又适用于锚杆与注浆体之间摩阻力测试的情况。同时又能防止在锚杆拉拔试验时，由于中间部位受力集中出现的中心内陷、边角翘曲变形等现象，避免在强大的压力作用下出现反力垫板压碎后方的岩土体，嵌入岩土体，重复测试和测试结果不真实可靠的现象，并可省去垫板不规范、或现场加工垫板、现场加工支承台等一系列实际操作问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于锚杆拉拔试验的反力支座，包括反力垫板，反力垫板包括两块相同的第一钢板和第二钢板，第一钢板和第二钢板之间通过若干钢片相连，第一钢板的中心开设有第一圆孔，第二钢板的中心均开设有第二圆孔，第一圆孔的直径大于第二圆孔直径，第一圆孔与第二圆孔和第三圆孔的圆心同轴心设置。

本发明进一步的改进在于，还包括附属垫板，附属垫板为与第一钢板大小相同的第三钢板，并且第三钢板的中心开设有第三圆孔，第三圆孔与第一圆孔的圆心同轴心设置。

本发明进一步的改进在于，第一钢板、第二钢板与第三钢板均采用厚度15mm的HRB400钢。

本发明进一步的改进在于，第一钢板、第二钢板与第三钢板均为边长位50cm的方形钢板。

本发明进一步的改进在于，第一钢板与第三钢板通过螺栓相连。

本发明进一步的改进在于，第一圆孔的直径为25cm，第二圆孔的直径为12cm，第三圆孔的直径为12cm。

本发明进一步的改进在于，每个钢片的两端分别焊接在第一钢板和第二钢板上。

本发明进一步的改进在于，钢片的高度为10cm。

本发明进一步的改进在于，钢片与第一钢板材质相同。

一种用于锚杆拉拔试验的反力支座的使用方法，反力垫板用于测试锚杆真实抗拔力时，第一钢板紧贴岩土体表面，第二钢板紧贴千斤顶底座，第一钢板上的第一圆孔用于锚杆与注浆体在拉拔力作用下向外运动穿过的空间，第二钢板上的第二圆孔用于托住千斤顶底座；

反力垫板用于测试锚杆与注浆体之间摩阻力时，第二钢板紧贴岩土体表面，第一钢板上安装有第三钢板，第三钢板与千斤顶底座紧贴；第二圆孔用于限制注浆体在拉拔力作用下向外运动，第三钢板用于托住千斤顶底座。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明中反力支座由高强钢板加工而成，同时，通过中间的连接钢片可以将千斤顶底座上的力均匀分散至紧贴岩土体的钢板上，在锚杆拉拔力测试时，即使承受较大的压力时，也不易发生中心内陷，边角翘曲等变形现象。与普通反力垫板相比，本发明提供的反力支座能够用于测试锚杆的实际抗拔力(锚杆的真实抗拔力取锚杆与注浆体之间摩阻力和注浆体与围岩之间摩阻力的较小值)，当锚杆与注浆体之间摩阻力较小时，锚杆与充填砂浆脱离，当注浆体与围岩之间摩阻力较小时，注浆体与围岩之间脱离。反力垫板上的第一圆孔允许锚杆和注浆体在拉拔力作用下一同向外运动，同时，反力垫板的第一钢板与第二钢板之间的距离给予了锚杆和注浆体一同向外位移的空间。本发明相比传统形式，在满足提供反力这一基本功能的前提下，反力支座使用灵活，操作性强，可重复利用，转运方便，可重复使用。适用广泛。

进一步的，集多种功能于一体，还可以用于测试锚杆与注浆体之间的摩阻力。

进一步的，反力支座面积远大于常见的锚杆拉拔千斤顶底座面积，可以将千斤顶的底座力均匀分散，适用于不同工程的锚杆拉拔试验和不同岩土体的锚杆拉拔试验，即使对于软散的岩土体，也不会因为强大的压力压碎后方的岩土体，进而嵌入岩土体。

进一步的，对于锚杆位置较高或锚杆下方无支承体的情况，反力支座可通过四角的第四圆孔进行固定，方便快捷。

本发明的反力垫板用于测试锚杆真实抗拔力的情况时，第一钢板紧贴岩土体表面，第二钢板紧贴千斤顶。第一钢板上的第一圆孔用于锚杆与注浆体在拉拔力作用下向外运动穿过的空间，第二钢板上的第二圆孔用于托住千斤顶底座。本发明的反力垫板用于测试锚杆与注浆体之间摩阻力的情况时，反力垫板的第二钢板紧贴岩土体表面，第一钢板上安装附属垫板，再与千斤顶紧贴。紧贴岩土体表面的第二圆孔用于限制注浆体在拉拔力作用下向外运动，第一钢板加上附属垫板用于托住千斤顶，所以本发明的反力支座可实现多功能应用。

附图说明

图1为本发明反力垫板示意图；

图2为沿图1中A-A线的剖面图；

图3为反力垫板与附属垫板连接示意图；

图4为本发明实施例模拟边坡拉拔试验示意图；

图中，1为第一钢板，2为第二钢板，3为第三钢板，4为第一圆孔，5为第二圆孔，6为第三圆孔，7为钢片，8为第四圆孔，9为螺栓，10为反力支座，11为千斤顶，12为锚杆螺纹端，13为螺帽，14为垫片，15为边坡，16为注浆体，17为锚杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

参见图1、图2和图3，本发明的用于锚杆拉拔试验的新型反力支座，包括反力垫板和附属垫板。

其中，反力垫板包括两块相同的第一钢板1和第二钢板2，第一钢板1和第二钢板2之间通过若干钢片7相连，每个钢片7的两端分别焊接在第一钢板1和第二钢板2上，钢片7的高度为10cm。钢片7与第一钢板1材质相同。第一钢板1的中心开设有第一圆孔4，第二钢板2的中心均开设有第二圆孔5，第一圆孔4的直径大于第二圆孔5直径，第一圆孔4与第二圆孔5和第三圆孔6的圆心同轴心设置。

附属垫板为与第一钢板1大小相同的第三钢板3，并且第三钢板3的中心开设有第三圆孔6，第三圆孔6与第一圆孔4的圆心同轴心设置。

第一钢板1、第二钢板2与第三钢板3均采用厚度15mm的HRB400钢，并且第一钢板1、第二钢板2与第三钢板3均为边长位50cm的方形钢板。

第一圆孔4的直径为25cm，第二圆孔5的直径为12cm，第三圆孔6的直径为12cm。

第一钢板1、第二钢板2与第三钢板3的四个角上均开设有第四圆孔8，第一圆孔8的直径为2.2cm。第一钢板1与第三钢板3通过穿过第四圆孔8的螺栓9相连。螺栓9规格为M22×70。

第一钢板1上的第四圆孔8用于当在下方无支承体时，固定反力支座10于岩土体表面。

所述钢片7采用与钢板同样的厚度(15mm)同样的材质(HRB400钢)。

本发明的反力垫板用于测试锚杆真实抗拔力的情况时(锚杆的真实抗拔力取锚杆与注浆体之间摩阻力和注浆体与围岩之间摩阻力的较小值)，反力垫板的第一钢板紧贴岩土体表面，第二钢板紧贴千斤顶11底座。紧贴岩土体表面的第一钢板上的第一圆孔用于锚杆17与注浆体16在拉拔力作用下向外运动穿过的空间，第二钢板上的第二圆孔用于托住千斤顶底座。千斤顶的另一侧通过垫片14与锚杆螺纹端12上的螺帽13紧贴。

本发明的反力垫板用于测试锚杆与注浆体之间摩阻力的情况时，反力垫板的第二钢板紧贴岩土体表面，第一钢板上安装附属垫板，再与千斤顶11底座紧贴。紧贴岩土体表面的第二圆孔用于限制注浆体在拉拔力作用下向外运动，第一钢板加上附属垫板用于托住千斤顶11底座。反力垫板与附属垫板使用M22×70螺栓9连接。在下方无支承体时，使用φ22mm钢筋将该新型反力支座固定于岩土体表面。

反力垫板与附属垫板中12cm圆孔直径是根据现场试验中采用φ76mm锚杆确定。又根据统计，注浆体直径在20cm左右，为保证试验效果，故采用25cm的圆孔直径。

具体的，参见图4，本发明提供了两种使用方式如下：

(1)拉拔试验中，仅使用反力垫板(见图1)，来测试锚杆的实际抗拔力(见图4)：

1)在边坡15打设锚杆17，修整岩土体受力面使其与锚杆17垂直，封堵孔口进行注浆。

2)待注浆体16达到一定强度，安装反力支座10，使第一钢板紧贴受力面。若锚杆17下方无支撑，使用φ22mm钢筋将该反力支座固定于岩土体受力面。

3)安装千斤顶11，使千斤顶11与第二钢板紧贴，千斤顶11另一侧放置垫片14，保证锚杆尾端螺帽13上紧后能紧贴垫片14。

4)开始拉拔，通过观察来判断锚杆17真实抗拔力，并读取拉拔力。

(2)拉拔试验中，使用反力垫板与附属垫板的组合(见图2)，来测试锚杆与注浆体之间摩阻力(见图4)：

1)在边坡15打设锚杆17，修整岩土体受力面使其与锚杆17垂直，封堵孔口进行注浆。

2)待砂浆达到一定强度，通过M22×70螺栓9组装反力垫板与附属垫板(见图2)，反力垫板的第一钢板上安装第三钢板，组装完成后安装反力支座，使第二钢板紧贴受力面。若锚杆17下方无支撑，使用φ22mm钢筋将该反力支座10固定于岩土体受力面。

3)安装千斤顶11，使千斤顶11与第三钢板紧贴，千斤顶11另一侧放置垫片14，保证锚杆尾端螺帽13上紧后能紧贴垫片14。

4)开始拉拔，读取锚杆17与注浆体之间摩阻力。

本明不限于上述实施例，根据不同锚杆直径，可组成多个实施例，且均落入本发明要求的保护范围之内。