一种同步群锚试验系统的制作方法

1.本实用新型涉及锚固工程领域，具体涉及一种同步群锚试验系统。


背景技术：

2.在锚固工程中，岩土锚杆通常以群体的形式出现，如果锚杆布置间距过密，地层中受力区的重叠会引起应力叠加和锚杆附加位移，从而降低锚杆极限抗拔力的有效发挥，这种现象通常被称为群锚效应，群锚效应的影响与锚固体间距、锚固体直径、锚杆长度及地层性状等因素有关。由于岩土锚固作用的机理复杂，加之群锚效应影响因素也复杂多样，相关理论和方法尚不成熟，如何合理地预测群锚效应并将其应用于工程实践，已经成为工程界长期存在的难题。
3.目前，在设计方面，往往通过提高安全系数来考虑群锚效应的影响，安全系数的大小主要依靠经验来选取。由于缺乏群锚效应对预应力锚固损失的理论依据，在工程施工中，受具体的被锚固体性质、锚固时机、施工工艺、锚固材料以及作业环境的影响限制，无法准确预测锚固工程中的锚固力损失情况，也就无法根据锚固力损失情况准确地进行预应力施加或减除，当预应力损失过大时，将严重威胁到工程的质量和安全。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种同步群锚试验系统。
5.为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种同步群锚试验系统，包括试验加载模块、数据采集模块、数据处理模块和控制模块；
6.所述试验加载模块用于对单根锚杆或同时对多根锚杆进行加载，其上设置所述数据采集模块，所述数据采集模块采集设置范围内的锚杆的锚固参数和/ 或与正在锚固的锚杆的相邻位置的已锚固锚杆的锚固参数，所述数据采集模块输出端连接所述数据处理模块，所述数据处理模块包括滤波放大电路和ad转换模块，所述数据采集模块输出端连接所述滤波放大电路信号输入端，所述滤波放大电路信号输出端连接所述ad转换模块信号输入端，所述ad转换模块信号输出端连接所述控制模块的信号输入端，所述数据处理模块与控制模块通信连接，向所述控制模块发送处理后的锚固参数，所述控制模块判断其接收到的锚固参数是否满足锚固参数阈值范围。
7.该同步群锚试验系统实现在施工现场开展群锚预应力损失的原位试验，施工人员可直接了解到群锚效应在具体工程对预应力损失的影响；当存在某锚杆的锚固参数超出其锚固参数阈值范围时，施工人员可对应对该锚杆的预应力施加情况进地调整，以达到设计和施工中符合安全适用、经济合理、确保质量的要求。
8.该同步群锚试验系统的优选方案，所述试验加载模块包括至少一个加载单元，每个加载单元对单根锚杆进行加载。
9.该同步群锚试验系统的优选方案，所述数据采集模块包括测力传感器、位移传感
器和多通道多源数据采集仪，所述测力传感器、位移传感器设置于所述试验加载模块上，每个测力传感器、位移传感器均连接至多通道多源数据采集仪，向所述多通道多源数据采集仪发送试验对象的实时荷载信息、位移信息，所述多通道多源数据采集仪输出端连接所述数据处理模块的信号输入端。测力传感器以及位移传感器的设置实现了对群锚试验中主要锚固参数的采集，多通道多源数据采集仪实现了多通道参数的传输。
10.该同步群锚试验系统的优选方案，所述多通道多源数据采集仪与试验加载模块通信连接，同步接收所述试验加载模块的运行数据。
11.该同步群锚试验系统的优选方案，所述试验加载系统中内置有信号处理单元，所述试验加载模块的运行数据输入所述信号处理单元输入端，该信号处理单元输出端连接至所述多通道多源数据采集仪输入端。
12.该同步群锚试验系统的优选方案，所述控制模块包括第一比较器组、第二比较器组和控制器，第一比较器组包括多个第一比较器，第二比较器组包括多个第二比较器；
13.所述多通道多源数据采集仪每个数据信号输出端分别连接第一比较器组的一个第一比较器的正相端以及第二比较器组的一个第二比较器的反相端；
14.所述第一比较器的反相端对应连接存储锚固参数阈值范围下限值的存储器，所述第二比较器的正相端对应连接存储锚固参数阈值范围上限值的存储器，所述第一比较器、第二比较器的输出端连接至控制器输入端。
15.该同步群锚试验系统的优选方案，还包括显示模块和/或人机交互模块，所述控制模块与显示模块连接，将试验结果显示于显示模块上；所述人机交互模块与控制模块连接，与控制模块实现人机交互。施工人员根据显示模块能更直观的了解到群锚效应在具体工程对预应力损失的影响，直观的了解到锚固参数的具体数值，可直接了解到锚固参数是否超出锚固参数阈值范围。人机交互模块更便于施工人员对该同步群锚试验系统进行操作。
16.该同步群锚试验系统的优选方案，所述显示模块、人机交互模块和控制模块集成于一智能终端上。
17.本实用新型的有益效果是：采用该同步群锚试验系统在现场开展群锚预应力损失原位试验，施工人员可直观了解到群锚效应在具体工程对预应力损失的影响，施工人员可合理调整预应力的施加，可为设计、施工、试验与验收环节的优化提供客观依据，达到设计和施工中符合安全适用、经济合理、确保质量的要求。
18.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
19.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
20.图1是同步群锚试验系统的原理框图。
具体实施方式
21.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参
考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
22.在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
23.如图1所示，本实用新型提供了一种同步群锚试验系统，用于岩土锚固工程中群锚效应的试验，通过在现场开展群锚预应力损失原位试验，评估群锚效应在具体工程对预应力损失的影响。该系统包括试验加载模块、数据采集模块、数据处理模块和控制模块。
24.所述试验加载模块用于对单根锚杆或同时对多根锚杆进行加载。试验加载模块包括至少一个加载单元，每个加载单元对单根锚杆进行加载。加载单元包括液压动力源、千斤顶、反力装置、配套锚夹具、加载控制单元，多个加载单元可共用一个加载控制单元。
25.试验加载模块设有数据采集模块，实际操作中具体到每个加载单元上均设置有数据采集模块。数据采集模块采集设置范围内的锚杆的锚固参数和/或与正在锚固的锚杆的相邻位置的已锚固锚杆的锚固参数。
26.本实施例中，数据采集模块包括测力传感器、位移传感器和多通道多源数据采集仪，测力传感器、位移传感器设置于试验加载模块的每个加载单元上，用以采集加载过程中的荷载信息和位移信息，测力传感器、位移传感器在试验加载模块的具体设置位置采用本领域技术人员常规设置的位置即可。每个测力传感器、位移传感器均连接至多通道多源数据采集仪，向多通道多源数据采集仪发送试验对象的实时荷载信息、位移信息，多通道多源数据采集仪输出端连接数据处理模块的信号输入端。
27.数据处理模块对数据采集模块采集的参数进行处理,主要包括滤波放大电路和ad转换模块，数据采集模块输出端连接滤波放大电路信号输入端，滤波放大电路信号输出端连接ad转换模块信号输入端，述ad转换模块信号输出端连接所述控制模块的信号输入端，向控制模块发送处理后的锚固参数，控制模块判断接其收到的锚固参数是否满足锚固参数阈值范围。本实施例中，滤波放大电路优选但不限于型号为opa642的低噪声运算放大器，ad转换模块优选但不限于采用ad9226高速adc采样芯片，具体连接方式参考其对应的操作手册即可。
28.具体的，控制模块包括第一比较器组、第二比较器组和控制器，第一比较器组包括多个第一比较器，第二比较器组包括多个第二比较器。
29.多通道多源数据采集仪每个数据信号输出端分别连接第一比较器组的一个第一比较器的正相端以及第二比较器组的一个第二比较器的反相端。
30.第一比较器的反相端对应连接存储锚固参数阈值范围下限值的存储器，第二比较器的正相端对应连接存储锚固参数阈值范围上限值的存储器，第一比较器、第二比较器的输出端连接至控制器输入端。当采集的锚固参数低于锚固参数阈值范围下限值，第一比较器输出低电平给到控制器；当采集的锚固参数高于锚固参数阈值范围上限值，第二比较器输出低电平给到控制器。这里的锚固参数可以是荷载信息，也可以是位移信息，控制器采用现有的常规控制芯片即可，如51单片机、stm32系列单片机等。
31.本实施例中，还可包括显示模块和/或人机交互模块，控制模块与显示模块连接，
将上述试验结果显示于显示模块上。人机交互模块与控制模块连接，与控制模块实现人机交互。优选的，显示模块、人机交互模块和控制模块可集成于一智能终端上。
32.采用该同步群锚试验系统在现场开展群锚预应力损失原位试验，试验人员可直观了解到群锚效应在具体工程中的影响，当存在某锚杆的锚固参数超出其锚固参数阈值范围时，施工人员可对该锚杆的预应力施加情况进地调整(高出锚固参数阈值范围时则减少，低于锚固参数阈值范围时，则增加)，以使该某锚杆的锚固参数在其锚固参数阈值范围内，可为设计、施工、试验与验收环节的优化提供客观依据，达到设计和施工中符合安全适用、经济合理、确保质量的要求。
33.本实施例的优选方案，多通道多源数据采集仪还与试验加载模块通信连接，同步接收所述试验加载模块的运行数据，以便能同步观察分析和控制试验过程。具体的，在试验加载系统中内置有信号处理单元，试验加载模块的运行数据输入信号处理单元输入端，该信号处理单元输出端连接至所述多通道多源数据采集仪输入端，该信号处理单元也可采用上述滤波放大电路。多通道多源数据采集仪同步接收的试验加载模块的运行数据也可显示于显示模块上。
34.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
35.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。