一种锚杆相似材料的非线性力学性质测量方法

本发明属于锚杆力学测量，特别是涉及一种锚杆相似材料的非线性力学性质测量方法。

背景技术：

1、近年来随着我国高等级公路、铁路的迅猛发展，山岭隧道的建设规模与建设难度也空前增大。模型试验因具有形象、直观等优点，已越来越成为隧道工程相关领域研究的一种重要手段。模型试验是按一定的几何、物理关系，用模型代替原型进行测试研究，并将研究结果用于原型的试验方法。现有模型试验的几何相似比都比较大，锚杆相似材料的尺寸都很小，无论是应变还是受力都很难监测得出，因此无法分析锚杆材料在模型试验中的支护效果。少部分研究考虑了采用光纤或者应变片粘贴在锚杆相似材料的杆体上进行测量，但是锚杆相似材料的拉伸过程是非线性的，说明锚杆的受力-应变曲线也是非线性的，而以上研究均认为是线性的，通常认为锚杆受力等于弹性模量乘以应变。未对锚杆相似材料的力学特性进行提前的标定，这说明现有模型试验中锚杆受力的测定存在很大问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种锚杆相似材料的非线性力学性质测量方法，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种锚杆相似材料的非线性力学性质测量方法，包括：

3、步骤一：确定锚杆相似材料的基本几何参数数据；

4、步骤二：基于所述基本几何参数数据定制若干锚杆相似材料；

5、步骤三：在所述锚杆相似材料上粘贴若干应变片，并使各应变片均连接应变测试分析系统；

6、步骤四：利用拉伸试验装置对粘贴应变片后的锚杆相似材料进行拉伸试验；

7、步骤五：通过所述应变测试分析系统在拉伸试验过程中对锚杆相似材料各部分的应力数据和应变数据进行测量，得到锚杆各部分的应力-应变曲线，基于所述锚杆相似材料各部分的应力-应变曲线获取锚杆的力学性质数据。

8、可选的，确定锚杆相似材料的基本几何参数数据，具体包括：获取施工现场实际工况的锚杆力学参数和锚杆几何参数，基于所述锚杆力学参数和所述锚杆几何参数确定锚杆相似材料的基本几何参数数据。

9、可选的，在所述锚杆相似材料上粘贴若干应变片，具体包括：

10、在所述锚杆相似材料的杆体的上、中、下三部位分别粘贴应变片，并使各应变片均连接动静态应变测试分析系统。

11、可选的，所述应变测试分析系统采用tby-4010动静态应变测试分析系统。

12、可选的，所述锚杆相似材料采用锌棒。

13、可选的，所述拉伸试验装置采用土工合成材料多功能试验机。

14、可选的，利用拉伸试验装置对粘贴应变片后的锚杆相似材料进行拉伸试验，具体包括：

15、将粘贴应变片后的锚杆相似材料的两端分别设置于所述拉伸试验装置的上下夹具中，并启动所述应变测试分析系统和所述拉伸试验装置进行拉伸试验。

16、可选的，在进行拉伸试验的过程中将所述锚杆相似材料拉伸至断裂即停止试验。

17、本发明的技术效果为：

18、本发明提供了一种用于隧道模型试验的锚杆相似材料的非线性力学性质测量方法，用于大型隧道支护结构承载能力模型试验系统，该模型试验为隧道支护结构加载试验，验证锚杆对隧道的支护作用，试验选取3mm锌棒作为锚杆相似材料，通过使用本发明对锚杆相似材料的非线性力学特征标定，标定后将定制的锚杆相似材料粘贴应变片后预埋到围岩装置中，提取应力-应变曲线，通过对照标定的锚杆相似材料的力学特征，计算模型试验中锚杆相似材料的轴力，从而分析锚杆支护效果；

19、本发明改进了对隧道模型试验锚杆相似材料的力学性质测量的不足，在工程中具备更广泛的适用性，也可确保计算结果的正确性。

技术特征：

1.一种锚杆相似材料的非线性力学性质测量方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种锚杆相似材料的非线性力学性质测量方法，其特征在于，确定锚杆相似材料的基本几何参数数据，具体包括：获取施工现场实际工况的锚杆力学参数和锚杆几何参数，基于所述锚杆力学参数和所述锚杆几何参数确定锚杆相似材料的基本几何参数数据。

3.根据权利要求1所述的一种锚杆相似材料的非线性力学性质测量方法，其特征在于，在所述锚杆相似材料上粘贴若干应变片，具体包括：

4.根据权利要求1所述的一种锚杆相似材料的非线性力学性质测量方法，其特征在于，所述应变测试分析系统采用tby-4010动静态应变测试分析系统。

5.根据权利要求1所述的一种锚杆相似材料的非线性力学性质测量方法，其特征在于，所述锚杆相似材料采用锌棒。

6.根据权利要求1所述的一种锚杆相似材料的非线性力学性质测量方法，其特征在于，所述拉伸试验装置采用土工合成材料多功能试验机。

7.根据权利要求1所述的一种锚杆相似材料的非线性力学性质测量方法，其特征在于，利用拉伸试验装置对粘贴应变片后的锚杆相似材料进行拉伸试验，具体包括：

8.根据权利要求7所述的一种锚杆相似材料的非线性力学性质测量方法，其特征在于，在进行拉伸试验的过程中将所述锚杆相似材料拉伸至断裂即停止试验。

技术总结
本发明属于锚杆力学测量技术领域，并公开了一种锚杆相似材料的非线性力学性质测量方法，包括：确定锚杆相似材料的基本几何参数数据，基于所述基本几何参数数据定制若干锚杆相似材料；在所述锚杆相似材料上粘贴若干应变片，并使各应变片均连接应变测试分析系统；利用拉伸试验装置对粘贴应变片后的锚杆相似材料进行拉伸试验；通过所述应变测试分析系统在拉伸试验过程中对锚杆相似材料各部分的应力数据和应变数据进行测量，得到锚杆各部分的应力‑应变曲线，基于所述锚杆相似材料各部分的应力‑应变曲线获取锚杆的力学性质数据。本发明所述技术方案改进了对隧道模型试验锚杆相似材料的力学性质测量的不足，在工程中具备更广泛的适用性。

技术研发人员：崔岚,李岩安,盛谦,陈健,关凯
受保护的技术使用者：中国科学院武汉岩土力学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24