专利名称：用于地下工程模型试验支护的砂浆锚杆及施做方法
技术领域：
本发明涉及一种模型试验技术，尤其是一种用于地下工程模型试验支护的砂浆锚杆及施做方法。
背景技术：
随着我国社会经济的发展、科学技术的进步及交通运输事业的腾飞，开发利用地下空间越来越体现出巨大经济效益和社会效益，二十一世纪必将是我国地下工程建设飞速发展的时代。随着地下工程的数量不断增加，规模不断增大，范围不断扩展，建设难度也不断加大。为适应工程的需要，很多学者正在通过多种方式，对地下工程设计和施工方法进行创新，进行施工过程力学规律的探索。其中，模型试验是研究地下工程施工过程规律的有效方法之一。模型试验是根据相似理论，将实际工程转换为室内模型进行试验模拟的。但现在的地下工程模型试验中存在明显的弱点，在地下工程模型试验中，洞室开挖后，难以模拟洞室的支护，尤其是缺少模拟锚杆支护的手段，试验用锚杆的制作和施做技术都不成熟，导致模型试验中锚杆难以起到模拟实际工程中支护的作用，造成模型试验的准确性降低。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单，制作简便，使用方便，实现模型试验中锚杆支护的制作和施做，解决模型试验中地下洞室开挖后锚杆支护难以模拟的问题，使模型试验的数据更加准确，试验中反应的规律与实际工程更加接近，提高地下工程模型试验结果的实用性的用于地下工程模型试验模拟锚杆支护的砂浆锚杆及施做方法。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案一种用于地下工程模型试验支护的砂浆锚杆，其包括杆体，所述杆体外部通过胶结剂粘结有一层细粒石英砂。所述杆体为直径2mm的聚四氟乙烯棒。所述胶结剂为质量百分浓度为20%的松香酒精溶液。所述细粒石英砂的细度为80 120目。一种用于地下工程模型试验支护的砂浆锚杆的施做方法，包括以下步骤1)确定锚杆施做的位置，并将锚杆定位装置放入施做锚杆的位置；2)在锚杆定位装置的预留孔处，利用风钻，在模型体上钻孔；3)将预制好的锚杆插入钻孔；4)取出锚杆定位装置；5)在钻孔处涂抹一层喷层支护相似材料，封闭锚杆孔。本发明中的喷成支护相似材料按重量份组成为石膏粉1份，重晶石粉0. 1 02 份，水泥0 0. 1份，松香酒精溶液0. 33份。
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锚杆定位装置为现有技术，在此不再赘述。本发明根据实际工程中锚杆支护的设计参数，按照相似理论，确定锚杆的长度和截面尺寸。同时，依据施工中锚杆的弹性模量和抗拉强度，选择合适的杆体相似材料，本发明中选用聚四氟乙烯棒作为杆体的相似材料，与前人用过的铝合金杆、竹签等材料相比，在力学参数上更加接近，并且聚四氟乙烯材料具有一定的塑性，与实际工程中的钢筋材料更加接近。松香酒精溶液的粘结性较好，保证杆体也细粒石英砂很好的粘结，确保砂浆锚杆的各部分作为整体发挥作用。外层的细粒石英砂在胶结剂松香酒精溶液的作用下，与岩体相似材料有一定的摩擦力，能更好的加固围岩。本发明解决了地下工程模型试验中难以模拟工程中锚杆的支护作用，并且锚杆支护施做困难的问题。将模拟砂浆锚杆应用于模型试验中，与前人研究相比，模型试验中模拟的支护更加接近实际工程，使模型试验的结果更有实用价值。本发明解决了地下工程模型试验中难以模拟工程中锚杆的支护作用，并且锚杆支护施做困难的问题，具有以下优点1、制作简单，造价低廉，能够满足模型试验中批量使用的要求；2、施做简便，扰动较小，能够保证模型试验的准确性；3、采用聚四氟乙烯作为杆体相似材料，具有一定的塑性，能够更加有效的模拟实际工程中的钢筋材料；4、在锚杆的力学性能等方面更加符合设计要求，有效地改善了地下工程模型试验的支护手段，提高了试验结果的可靠性。
图1是砂浆锚杆结构示意图；其中1.聚四氟乙烯杆体，2.胶结剂，3.细粒石英砂
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。如图1所示，一种用于地下工程模型试验支护的砂浆锚杆，其包括杆体，所述杆体外部通过胶结剂粘结有一层细粒石英砂。所述杆体为直径2mm的聚四氟乙烯棒。所述胶结剂为质量百分浓度为20%的松香酒精溶液。所述细粒石英砂的细度为80 120目。一种用于地下工程模型试验支护的砂浆锚杆的施做方法，包括以下步骤1)确定锚杆施做的位置，并将锚杆定位装置放入施做锚杆的位置；2)在锚杆定位装置的预留孔处，利用风钻，在模型体上钻孔；3)将预制好的锚杆插入钻孔；4)取出锚杆定位装置；5)在钻孔处涂抹一层喷层支护相似材料，封闭锚杆孔。本发明根据实际工程中锚杆支护的设计参数，按照相似理论，确定锚杆的长度和截面尺寸。同时，依据施工中锚杆的弹性模量和抗拉强度，选择合适的杆体相似材料，本发明中选用聚四氟乙烯棒作为杆体的相似材料，与前人用过的铝合金杆、竹签等材料相比，在力学参数上更加接近，并且聚四氟乙烯材料具有一定的塑性，与实际工程中的钢筋材料更加接近。
权利要求
1.一种用于地下工程模型试验支护的砂浆锚杆，其特征在于，包括杆体，所述杆体外部通过胶结剂粘结有一层细粒石英砂。
2.根据权利要求1所述的用于地下工程模型试验支护的砂浆锚杆，其特征在于，所述杆体为聚四氟乙烯棒。
3.根据权利要求1所述的用于地下工程模型试验支护的砂浆锚杆，其特征在于，所述胶结剂为质量百分浓度为20%的松香酒精溶液。
4.根据权利要求1所述的用于地下工程模型试验支护的砂浆锚杆，其特征在于，所述细粒石英砂的细度为80 120目。
5.一种用于地下工程模型试验支护的砂浆锚杆的施做方法，其特征在于，包括以下步骤1)确定锚杆施做的位置，并将锚杆定位装置放入施做锚杆的位置；2)在锚杆定位装置的预留孔处，利用风钻，在模型体上钻孔；3)将预制好的锚杆插入钻孔；4)取出锚杆定位装置；5)在钻孔处涂抹一层喷层支护相似材料，封闭锚杆孔。
全文摘要
本发明涉及一种用于地下工程模型试验支护的砂浆锚杆，包括杆体，杆体外部通过胶结剂粘结有一层细粒石英砂。杆体为聚四氟乙烯棒。胶结剂为质量百分浓度为20％的松香酒精溶液。细粒石英砂的细度为80～120目。所述砂浆锚杆的施做方法，包括以下步骤1)确定锚杆施做的位置，并将锚杆定位装置放入施做锚杆的位置；2)在锚杆定位装置的预留孔处，利用风钻，在模型体上钻孔；3)将预制好的锚杆插入钻孔；4)取出锚杆定位装置；5)在钻孔处涂抹一层喷层支护相似材料，封闭锚杆孔。本发明解决了地下工程模型试验中难以模拟工程中锚杆的支护作用，并且锚杆支护施做困难的问题。将模拟砂浆锚杆应用于模型试验中，支护更加接近实际工程，更有实用价值。
文档编号E02D33/00GK102296606SQ20111020616
公开日2011年12月28日 申请日期2011年7月22日 优先权日2011年7月22日
发明者刘钦, 周毅, 孙倩, 李利平, 李文婷, 李术才 申请人:山东大学