地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，包括振动台、随振动台同步进行振动且内部装有多根测试用锚杆的动力响应试验模型、与多根测试用锚杆连接为一体的测试用格构架、振动过程中对测试用锚杆与测试用格构架的应变分布状况进行测试的应变测试装置、多个均布设在动力响应试验模型内的加速度传感器一和一个对振动台的振动加速度进行检测的加速度传感器二，应变测试装置与应变仪相接，加速度传感器二和多个加速度传感器一均与数据采集仪相接。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，能在室内对地震作用下边坡锚固系统的动力响应特征进行简便、快速且有效模拟测试。
【专利说明】地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于边坡锚固系统动力响应试验【技术领域】，尤其是涉及一种地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统。
【背景技术】
[0002]边坡锚固系统能有效提高边坡在地震作用下的动力稳定性，但地震作用下边坡锚固系统易产生锚筋松弛、夹具损伤、注浆体拉裂及界面粘结失效等情况，影响边坡锚固系统的预应力赋存状态、加固效果和耐久性，因此对地震作用下边坡锚固系统动力响应特征进行准确地分析研究至关重要。但目前对地震作用下边坡锚固系统动力响应特征的研究还不太成熟，还有许多问题有待于进一步解决。并且试验过程中，缺少一种结构简单、设计合理、加工制作及安装布设方便且使用操作简便、使用效果好的地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，通过该测试系统能在室内对地震作用下边坡锚固系统的动力响应特征进行简便、快速且有效地模拟测试，并且测试速度快、测试结果准确，能对边坡锚固系统在地震作用下的变形特征及破坏模式进行测试，并相应确定锚杆的受力模式，为强震地区边坡支护设计提供科学依据。
实用新型内容
[0003]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，提供一种地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，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，能在室内对地震作用下边坡锚固系统的动力响应特征进行简便、快速且有效地模拟测试。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征在于:包括振动台、随所述振动台同步进行振动且内部装有多根测试用锚杆的动力响应试验模型、与多根所述测试用锚杆连接为一体的测试用格构架、振动过程中对多根所述测试用锚杆与测试用格构架的应变分布状况进行测试的应变测试装置、多个均布设在所述动力响应试验模型内且对所布设位置处的加速度值进行实时检测的加速度传感器一和一个对所述振动台的振动加速度进行实时检测的加速度传感器二，所述动力响应试验模型水平安装在所述振动台上，所述应变测试装置与应变仪相接，所述加速度传感器二和多个所述加速度传感器一均与数据采集仪相接；
[0005]所述动力响应试验模型包括模型箱和装于所述模型箱内且由硅胶浇注形成的边坡模型；所述边坡模型包括坡体模型和布设在坡体模型前侧的滑体模型，多根所述测试用锚杆均由前至后插入所述边坡模型内，多根所述测试用锚杆均呈平行布设，多根所述测试用锚杆均从滑体模型由前向后插入，且多根所述测试用锚杆均由前向后向下倾斜；所述坡体模型和滑体模型之间为弧形滑面，所述坡体模型的顶面和滑体模型的顶面相平齐；所述滑体模型的前侧坡面上布设有一个与多根所述测试用锚杆连接为一体的测试用格构架，所述测试用格构架上开有多个分别供多根所述测试用锚杆穿过的通孔；多根所述测试用锚杆分多排多列进行布设；所述模型箱包括箱体，所述箱体包括布设在所述边坡模型底部的底板、分别支立在所述边坡模型左右两侧的左挡板和右挡板以及分别支立在所述边坡模型前后两侧的前挡板和后挡板，所述左挡板和右挡板呈左右对称布设，所述前挡板的高度低于后挡板的高度；所述边坡模型的左右侧壁和前后侧壁均为竖向侧壁，所述左挡板、右挡板、前挡板和后挡板均呈竖直向布设；所述前挡板与所述边坡模型之间通过聚乙烯泡沫板一进行分隔，所述后挡板与所述边坡模型之间用聚乙烯泡沫板二进行分隔。
[0006]上述地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征是:所述模型箱还包括对所述箱体上部进行加固的上加固架和对所述箱体底部进行加固的下加固架，所述上加固架为由角钢一焊接而成的加固架，所述下加固架为由T型钢焊接而成的加固架。
[0007]上述地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征是:所述应变测试装置包括多组分别对多根所述测试用锚杆的应变分布状况进行实时测试的应变片一和多个分别对测试用格构架上多个位置处的应变值进行实时测试的应变片二，每组所述应变片一均包括多个由前至后布设在测试用锚杆上的应变片一；多组所述应变片一和多个所述应变片二均与所述应变仪相接。
[0008]上述地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征是:多根所述测试用锚杆均为铝棒。
[0009]上述地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征是:所述测试用格构架由PVC板切割而成。
[0010]上述地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征是:多根所述测试用锚杆呈均匀布设，且多根所述测试用锚杆分三排三列进行布设。
[0011]上述地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征是:所述边坡模型的左右向宽度为500mm?550mm且其竖向高度为460mm?510mm,所述坡体模型下部的前后向宽度为720mm?780mm且其顶部的前后向宽度为170mm?200mm，所述滑体模型顶部的前后向宽度为150mm?180mm,所述坡体模型的前侧壁高度为IOOmm?125mm,所述滑体模型底部与所述坡体模型前侧壁之间的间距为IOOmm?125mm;上下相邻两排所述测试用锚杆之间的间距与左右相邻两列所述测试用锚杆之间的间距均为IOOmm?125mm。
[0012]三排所述测试用锚杆按照布设位置由上至下分别为上排锚杆、中排锚杆和下排锚杆，所述上排锚杆中各测试用锚杆的长度均为LI，所述中排锚杆中各测试用锚杆的长度均为L2，所述下排锚杆中各测试用锚杆的长度均为L3，其中LI > L2 > L3。
[0013]上述地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征是:L1=41.5cm,L2=36cm, L3=29.5cm ;所述测试用锚杆以弧形滑面为界分为锚固段和自由段，所述锚固段位于弧形滑面后侧；所述上排锚杆中各测试用锚杆的锚固段长度为23.5cm，所述中排锚杆中各测试用锚杆的锚固段长度为20cm，所述下排锚杆中各测试用锚杆的锚固段长度为17cm。
[0014]上述地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征是:所述左挡板和右挡板均为有机玻璃板，所述前挡板、后挡板和底板均为木板；所述测试用锚杆与水平面之间的夹角为10°?20°。
[0015]上述地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征是:所述动力响应试验模型通过角钢二固定在所述振动台上。
[0016]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:[0017]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。
[0018]2、使用操作简便且使用效果好，能在室内对地震作用下边坡锚固系统的动力响应特征进行简便、快速且有效地模拟测试，并能满足地震作用下边坡锚固系统的动力响应特征模拟测试需求。
[0019]3、测试数据准确、可靠，并且测试速度快，实现方便。
[0020]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型动力响应试验模型的结构示意图。
[0022]图2为本实用新型动力响应试验模型的内部结构示意图。
[0023]图3为本实用新型应变测试设备的电路原理框图。
[0024]图4为本实用新型加速度监测设备的电路原理框图。
[0025]附图标记说明:
[0026]1-1 一坡体模型；1-2—滑体模型；2-1—左挡板；
[0027]2-2一右挡板；3-1—前挡板；3-2—后挡板；
[0028]3-3一底板；4一弧形滑面；5—测试用锚杆；
[0029]6—加速度传感器一 ； 6-1—角钢；6-2—T型钢；
[0030]7—测试用格构架；8-1—聚乙烯泡沫板一；
[0031]8-2—聚乙烯泡沫板二； 9 一数据采集仪；10—加速度传感器二；
[0032]12—应变仪；13—应变测试装置； 13-1—应变片一；
[0033]13-2—应变片二。
【具体实施方式】
[0034]如图1、图2、图3及图4所示,本实用新型包括包括振动台、随所述振动台同步进行振动且内部装有多根测试用锚杆5的动力响应试验模型、与多根所述测试用锚杆5连接为一体的测试用格构架7、振动过程中对多根所述测试用锚杆5与测试用格构架7的应变分布状况进行测试的应变测试装置13、多个均布设在所述动力响应试验模型内且对所布设位置处的加速度值进行实时检测的加速度传感器一 6和一个对所述振动台的振动加速度进行实时检测的加速度传感器二 10，所述动力响应试验模型水平安装在所述振动台上，所述应变测试装置13与应变仪12相接，所述加速度传感器二 10和多个所述加速度传感器一 6均与数据采集仪9相接。
[0035]所述动力响应试验模型包括模型箱和装于所述模型箱内且由硅胶浇注形成的边坡模型。所述边坡模型包括坡体模型1-1和布设在坡体模型1-1前侧的滑体模型1-2，多根所述测试用锚杆5均由前至后插装入所述边坡模型内，多根所述测试用锚杆5均呈平行布设，多根所述测试用锚杆5均从滑体模型1-2由前向后插入，且多根所述测试用锚杆5均由前向后向下倾斜。所述坡体模型1-1和滑体模型1-2之间为弧形滑面4，所述坡体模型1-1的顶面和滑体模型1-2的顶面相平齐。所述滑体模型1-2的前侧坡面上布设有一个与多根所述测试用锚杆5连接为一体的测试用格构架7，所述测试用格构架7上开有多个分别供多根所述测试用锚杆5穿过的通孔。多根所述测试用锚杆5分多排多列进行布设。所述模型箱包括箱体，所述箱体包括布设在所述边坡模型底部的底板3-3、分别支立在所述边坡模型左右两侧的左挡板2-1和右挡板2-2以及分别支立在所述边坡模型前后两侧的前挡板3-1和后挡板3-2，所述左挡板2-1和右挡板2-2呈左右对称布设，所述前挡板3-1的高度低于后挡板3-2的高度。所述边坡模型的左右侧壁和前后侧壁均为竖向侧壁，所述左挡板2-1、右挡板2-2、前挡板3-1和后挡板3-2均呈竖直向布设。所述前挡板3-1与所述边坡模型之间通过聚乙烯泡沫板一 8-1进行分隔，所述后挡板3-2与所述边坡模型之间用聚乙烯泡沫板二 8-2进行分隔。
[0036]本实施例中，所述模型箱还包括对所述箱体上部进行加固的上加固架和对所述箱体底部进行加固的下加固架，所述上加固架为由角钢一 6-1焊接而成的加固架，所述下加固架为由T型钢6-2焊接而成的加固架。
[0037]实际安装时，所述动力响应试验模型通过角钢二固定在所述振动台上。
[0038]本实施例中，所述应变测试装置13包括多组分别对多根所述测试用锚杆5的应变分布状况进行实时测试的应变片一 13-1和多个分别对测试用格构架7上多个位置处的应变值进行实时测试的应变片二 13-2，每组所述应变片一 13-1均包括多个由前至后布设在测试用锚杆5上的应变片一 13-1 ;多组所述应变片一 13-1和多个所述应变片二 13-2均与所述应变仪12相接。实际布设安装时，所述应变片二 13-2布设在测试用格构架7的顶面或底面。
[0039]实际使用时，所述应变测试装置13与应变仪12组成本实用新型的应变测试设备，所述加速度传感器二 10、多个所述加速度传感器一 6和数据采集仪9组成本实用新型的加速度监测设备。
[0040]实际使用时，所述振动台能实现水平振动和垂直振动两种振动方式，并且每种振动方式都有正弦波和地震波两种振动波形。
[0041]本实施例中，多根所述测试用锚杆5呈均匀布设，且多根所述测试用锚杆5分三排三列进行布设。
[0042]实际使用时，可以根据具体需要，对所述测试用锚杆5的数量和各测试用锚杆5的布设位置进行相应调整。
[0043]所述左挡板2-1、右挡板2-2和后挡板3-2的顶面高度均高于所述坡体模型1_1的顶面高度，所述前挡板3-1的顶面高度高于坡体模型1-1的前侧壁高度。所述左挡板2-1、右挡板2-2、前挡板3-1和后底板3-2均布设在底板3-3上。本实施例中，所述左挡板2_1、右挡板2-2和后挡板3-2的顶面高度均比所述坡体模型1-1的顶面高1cm，所述前挡板3_1的顶面高度比坡体模型1-1的前侧壁高1cm。
[0044]实际加工时，可以根据具体需要，对左挡板2-1、右挡板2-2、前挡板3-1和后底板3-2的尺寸进行相应调整。
[0045]本实施例中，所述模型箱还包括对所述箱体上部进行加固的上加固架和对所述箱体底部进行加固的下加固架，所述上加固架为由角钢6-1焊接而成的加固架，所述下加固架为由T型钢6-2焊接而成的加固架。
[0046]本实施例中，所述测试用锚杆5与测试用格构架7之间通过铆钉进行连接。
[0047]本实施例中，多根所述测试用锚杆5均为铝棒。并且，所述铝棒的直径为Φ6πιπι。
[0048]本实施例中，所述测试用格构架7由PVC板切割而成。[0049]三排所述测试用锚杆5按照布设位置由上至下分别为上排锚杆、中排锚杆和下排锚杆，所述上排锚杆中各测试用锚杆5的长度均为LI，所述中排锚杆中各测试用锚杆5的长度均为L2，所述下排锚杆中各测试用锚杆5的长度均为L3，其中LI > L2 > L3。
[0050]本实施例中，Ll=41.5cm,L2=36cm,L3=29.5cm。所述测试用锚杆5以弧形滑面4为界分为锚固段和自由段，所述锚固段位于弧形滑面4后侧；所述上排锚杆中各测试用锚杆5的锚固段长度为23.5cm，所述中排锚杆中各测试用锚杆5的锚固段长度为20cm，所述下排锚杆中各测试用锚杆5的锚固段长度为17cm。
[0051]本实施例中，每组所述应变片一 13-1均包括一个布设在所述自由段中部的应变片一 13-1和三个由前至后布设在所述锚固段上的应变片一 13-1。
[0052]实际使用时，可以根据具体需要，对各测试用锚杆5的长度以及锚固段和自由段的长度分别进行调整。
[0053]所述测试用锚杆5与水平面之间的夹角为10°?20°。本实施例中，所述测试用锚杆5与水平面之间的夹角为15°。实际使用时，可以根据具体需要，对所述测试用锚杆5与水平面之间的夹角进行相应调整。
[0054]本实施例中，所述左挡板2-1和右挡板2-2均为有机玻璃板，所述前挡板3-1、后挡板3-2和底板3-3均为木板。
[0055]实际加工时，所述有机玻璃板的板厚为3mm?6mm,所述木板的板厚为15mm?25mm。本实施例中，所述有机玻璃板的板厚为5mm,所述木板的板厚为20mm。实际使用时，可以根据具体需要，对所述有机玻璃板的板厚和所述木板的板厚进行相应调整。
[0056]实际加工时，所述边坡模型的左右向宽度为500mm?550mm且其竖向高度为460mm?510mm，所述坡体模型1_1下部的前后向宽度为720mm?780mm且其顶部的前后向宽度为170mm?200mm，所述滑体模型1_2顶部的前后向宽度为150mm?180mm，所述坡体模型1-1的前侧壁高度为IOOmm?125mm，所述滑体模型1_2底部与所述坡体模型1_1前侧壁之间的间距为IOOmm?125mm ;上下相邻两排所述测试用锚杆5之间的间距与左右相邻两列所述测试用锚杆5之间的间距均为IOOmm?125mm。
[0057]本实施例中，所述边坡模型的左右向宽度为525mm且其竖向高度为487.5mm，所述坡体模型1-1下部的前后向宽度为750mm且其顶部的前后向宽度为187.5mm，所述滑体模型1-2顶部的前后向宽度为168.75mm，所述坡体模型1-1的前侧壁高度为112.5mm，所述滑体模型1-2底部与所述坡体模型1-1前侧壁之间的间距为112.5mm。三列所述测试用锚杆5包括一列插入所述边坡模型中部的中部锚杆以及分别位于所述中部锚杆左右两侧的左列锚杆和所述右列锚杆，所述左列锚杆与所述边坡模型左侧壁之间的间距以及所述右列锚杆与所述边坡模型右侧壁之间的间距均为150mm。所述弧形滑面4所在圆弧线的半径为470mmo
[0058]实际进行试验时，可以根据具体需要，对所述边坡模型的各部分尺寸进行相应调M
iF.0
[0059]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】
1.一种地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征在于:包括振动台、随所述振动台同步进行振动且内部装有多根测试用锚杆(5)的动力响应试验模型、与多根所述测试用锚杆(5)连接为一体的测试用格构架(7)、振动过程中对多根所述测试用锚杆(5)与测试用格构架(7)的应变分布状况进行测试的应变测试装置(13)、多个均布设在所述动力响应试验模型内且对所布设位置处的加速度值进行实时检测的加速度传感器一(6 )和一个对所述振动台的振动加速度进行实时检测的加速度传感器二( 10)，所述动力响应试验模型水平安装在所述振动台上，所述应变测试装置(13)与应变仪(12)相接，所述加速度传感器二( 10 )和多个所述加速度传感器一(6 )均与数据采集仪(9 )相接； 所述动力响应试验模型包括模型箱和装于所述模型箱内且由硅胶浇注形成的边坡模型；所述边坡模型包括坡体模型(1-1)和布设在坡体模型(1-1)前侧的滑体模型(1-2)，多根所述测试用锚杆(5)均由前至后插装入所述边坡模型内，多根所述测试用锚杆(5)均呈平行布设，多根所述测试用锚杆(5)均从滑体模型(1-2)由前向后插入，且多根所述测试用锚杆(5)均由前向后向下倾斜；所述坡体模型(1-1)和滑体模型(1-2)之间为弧形滑面(4)，所述坡体模型(1-1)的顶面和滑体模型(1-2)的顶面相平齐；所述滑体模型(1-2)的前侧坡面上布设有一个与多根所述测试用锚杆(5)连接为一体的测试用格构架(7)，所述测试用格构架(7)上开有多个分别供多根所述测试用锚杆(5)穿过的通孔；多根所述测试用锚杆(5)分多排多列进行布设；所述模型箱包括箱体，所述箱体包括布设在所述边坡模型底部的底板(3-3 )、分别支立在所述边坡模型左右两侧的左挡板(2-1)和右挡板(2-2 )以及分别支立在所述边坡模 型前后两侧的前挡板(3-1)和后挡板(3-2)，所述左挡板(2-1)和右挡板(2-2)呈左右对称布设，所述前挡板(3-1)的高度低于后挡板(3-2)的高度；所述边坡模型的左右侧壁和前后侧壁均为竖向侧壁，所述左挡板(2-1)、右挡板(2-2 )、前挡板(3-1)和后挡板(3-2)均呈竖直向布设；所述前挡板(3-1)与所述边坡模型之间通过聚乙烯泡沫板一(8-1)进行分隔，所述后挡板(3-2 )与所述边坡模型之间用聚乙烯泡沫板二( 8-2 )进行分隔。
2.按照权利要求1所述的地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征在于:所述模型箱还包括对所述箱体上部进行加固的上加固架和对所述箱体底部进行加固的下加固架，所述上加固架为由角钢一(6-1)焊接而成的加固架，所述下加固架为由T型钢(6-2)焊接而成的加固架。
3.按照权利要求1或2所述的地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征在于:所述应变测试装置(13)包括多组分别对多根所述测试用锚杆(5)的应变分布状况进行实时测试的应变片一(13-1)和多个分别对测试用格构架(7)上多个位置处的应变值进行实时测试的应变片二(13-2)，每组所述应变片一(13-1)均包括多个由前至后布设在测试用锚杆(5)上的应变片一(13-1);多组所述应变片一(13-1)和多个所述应变片二(13-2)均与所述应变仪(12)相接。
4.按照权利要求1或2所述的地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征在于:多根所述测试用锚杆(5)均为铝棒。
5.按照权利要求1或2所述的地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征在于:所述测试用格构架(7)由PVC板切割而成。
6.按照权利要求1或2所述的地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征在于:多根所述测试用锚杆(5)呈均匀布设，且多根所述测试用锚杆(5)分三排三列进行布设。
7.按照权利要求6所述的地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征在于:所述边坡模型的左右向宽度为500mm~550mm且其竖向高度为460mm~510mm,所述坡体模型(1-1)下部的前后向宽度为720mm~780mm且其顶部的前后向宽度为170mm~200mm，所述滑体模型(1-2)顶部的前后向宽度为150mm~180mm，所述坡体模型(1_1)的前侧壁高度为100mm~125mm，所述滑体模型(1-2)底部与所述坡体模型(1-1)前侧壁之间的间距为100mm~125mm ;上下相邻两排所述测试用锚杆(5)之间的间距与左右相邻两列所述测试用锚杆(5)之间的间距均为100mm~125mm ； 三排所述测试用锚杆(5)按照布设位置由上至下分别为上排锚杆、中排锚杆和下排锚杆，所述上排锚杆中各测试用锚杆(5)的长度均为LI，所述中排锚杆中各测试用锚杆(5)的长度均为L2,所述下排锚杆中各测试用锚杆(5)的长度均为L3,其中L1 > L2 > L3。
8.按照权利要求7所述的地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征在于:L1=41.5cm, L2=36cm, L3=29.5cm ;所述测试用锚杆(5)以弧形滑面(4)为界分为锚固段和自由段，所述锚固段位于弧形滑面(4)后侧；所述上排锚杆中各测试用锚杆(5)的锚固段长度为23.5cm，所述中排锚杆中各测试用锚杆(5)的锚固段长度为20cm，所述下排锚杆中各测试用锚杆(5)的锚固段长度为17cm。
9.按照权利要求1或2所述的地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征在于:所述左挡板(2-1)和右挡板(2-2)均为有机玻璃板，所述前挡板(3-1)、后挡板(3-2)和底板(3-3)均为木板；所述测试用锚杆(5)与水平面之间的夹角为10°~20°。
10.按照权利要求2所述的地震作用下边坡锚固系统动力响应试验测试系统，其特征在于:所述动力响应试验模型通过角钢二固定在所述振动台上。
【文档编号】G01M7/02GK203688186SQ201320877927
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】郝建斌, 黄毓挺, 李金和, 汪班桥, 姚婕 申请人:长安大学