動靜荷載下圍巖及錨固體力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及動靜荷載下圍巖及錨固體力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]巖石地下工程開挖后洞壁圍巖切向應(yīng)力升高，徑向應(yīng)力降低，應(yīng)力差增大導(dǎo)致圍巖破裂破壞，由于巖體介質(zhì)的復(fù)雜性，在隧洞不同部位圍巖破裂演化過程尚未清楚，受復(fù)雜地質(zhì)條件影響及施工因素干擾，現(xiàn)場測試技術(shù)尚無法很好揭示這一問題，而室內(nèi)常規(guī)三軸和真三軸試驗(yàn)的對象僅僅為受力狀態(tài)均勻且相對微小的立方塊體，現(xiàn)有模型試驗(yàn)也以全尺度隧洞開挖為主，難以觀察圍巖破壞演化過程。
[0003]另外，錨固技術(shù)是抑制圍巖破裂、提高圍巖強(qiáng)度的最主要措施，是一種對原巖擾動小、施工速度快、安全可靠同時又經(jīng)濟(jì)有效的加固技術(shù)，在水利水電、鐵路交通、城市建設(shè)、地下工程、國防建設(shè)、采礦工程等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，并獲得巨大的成功，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。然而，錨桿設(shè)計理論仍不完善，錨桿設(shè)計仍依賴經(jīng)驗(yàn)，關(guān)鍵原因是錨桿的增韌止裂作用機(jī)制和效果評估仍缺乏可靠的試驗(yàn)依據(jù)，現(xiàn)有廣泛應(yīng)用的錨桿拉拔試驗(yàn)、錨桿加固體三軸或雙軸試驗(yàn)均與錨固體實(shí)際受力狀態(tài)相差甚遠(yuǎn)，造成錨固體失穩(wěn)破壞機(jī)理和錨桿支護(hù)效果評估的認(rèn)識偏差，由此導(dǎo)致已建立的錨固體破壞模型與工程實(shí)際不符。
[0004]除圍巖破裂外，動力沖擊破壞(如巖爆)是地下工程中最劇烈、破壞性最大的災(zāi)害形式，然而目前對其致災(zāi)機(jī)理和錨桿支護(hù)防沖擊工作機(jī)制的揭示仍缺乏有效手段，當(dāng)前的巖爆模擬試驗(yàn)仍以巖塊靜載壓縮或突然卸荷試驗(yàn)為主，無法模擬動力沖擊作用誘發(fā)巖爆的過程，現(xiàn)有錨桿沖擊試驗(yàn)仍是錨桿靜載拉拔試驗(yàn)的擴(kuò)展，與錨桿實(shí)際工作環(huán)境相差甚遠(yuǎn)，試驗(yàn)結(jié)果的支撐作用有限。
[0005]綜上，準(zhǔn)確模擬圍巖及錨固體實(shí)際工作環(huán)境，直觀觀察和測試靜載和動載作用下圍巖及錨固體破裂演化過程對于深入揭示圍巖及錨固體破壞機(jī)理，建立符合實(shí)際的破壞分析模型和設(shè)計理論和方法，最大限度地發(fā)揮錨桿系統(tǒng)的主動支護(hù)能力，對于巖土工程加固技術(shù)與理論的發(fā)展具有重要科學(xué)意義和工程應(yīng)用價值。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供可以準(zhǔn)確模擬圍巖及錨固體實(shí)際工作環(huán)境且可直觀觀察和測試靜載和動載作用下圍巖及錨固體破裂演化過程的動靜荷載下圍巖及錨固體力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)裝置。
[0007]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:包括框架和位于所述框架內(nèi)的圓弧形通道，所述框架的底部設(shè)有底部支撐板，所述圓弧形通道包括位于圓弧中間的試樣通道和位于所述試樣通道左右兩側(cè)的左側(cè)通道和右側(cè)通道，所述試樣通道與底部支撐板之間為可設(shè)置錨桿的中空區(qū)域，所述試樣通道上方設(shè)有頂端限定板，所述頂端限定板外側(cè)上方設(shè)有沖擊荷載加載裝置，所述沖擊荷載加載裝置在頂端限定板的頂端提供自上向下的沖擊荷載，所述左側(cè)通道和右側(cè)通道內(nèi)分別設(shè)有左傳力板和右傳力板，所述左傳力板的右端和右傳力板的左端分別連接所述試樣通道的左端和右端，所述左傳力板的左端和右傳力板的右端分別連接有左加載裝置和右加載裝置。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果是:左加載裝置和右加載裝置分別能為試樣提供靜加載力，該加載力是沿圓弧形通道的方向的，可以真實(shí)地模擬圍巖及錨固體實(shí)際工作環(huán)境，試樣通道上方的沖擊荷載加載裝置可以模擬動力沖擊作用誘發(fā)巖爆的過程，準(zhǔn)確模擬圍巖及錨固體實(shí)際工作環(huán)境，直觀觀察和測試靜載和動載作用下圍巖及錨固體破裂演化過程對于深入揭示圍巖及錨固體破壞機(jī)理。
[0009]進(jìn)一步，所述沖擊荷載加載裝置包括中空的軸套、位于所述軸套內(nèi)的電磁鐵和由磁性金屬制成的沖擊配重塊，所述電磁鐵可吸引配重塊致使配重塊與電磁鐵貼緊。
[0010]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，電磁鐵通電時吸引配重塊，失電時磁力消失，配重塊由試樣通道正上方自由落體，對試樣通道產(chǎn)生豎直沖擊力，滿足沖擊破壞試驗(yàn)的要求。
[0011]進(jìn)一步，所述軸套內(nèi)設(shè)有定位軸，所述電磁鐵可沿定位軸上下滑動，并且可固定在所述定位軸上任意高度。
[0012]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，通過調(diào)節(jié)電磁鐵在定位軸上的高度，可以便捷的調(diào)節(jié)定位。
[0013]進(jìn)一步，所述左傳力板與試樣通道之間設(shè)有左墊塊，所述右傳力板與所述試樣通道之間設(shè)有右墊塊。
[0014]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，左右墊塊的設(shè)置，可以是傳力板給試樣的力是均勻的，不會因?yàn)樵嚇拥氖芰Σ痪绊懺囼?yàn)的準(zhǔn)確性。
[0015]進(jìn)一步，所述左傳力板底部設(shè)有左承載板，所述右傳力板底部設(shè)有右承載板，所述左承載板和右承載板分別位于所述框架底部的左右兩端。
[0016]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，承載板的設(shè)置可以給左右加載裝置提供反力
目.ο
[0017]進(jìn)一步，所述左承載板與地面之間的夾角和右承載板與地面之間的夾角均在10-30度之間。
[0018]進(jìn)一步，所述左加載裝置對左傳力板施加的力，作用在左傳力板的底部，方向沿所述左側(cè)通道的切線向上，同理右加載裝置對右傳力板施加的力，作用在右傳力板的底部，方向沿所述右側(cè)通道的切線向上。
[0019]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，使左承載板和右承載板與地面之間成一定角度，時為了模擬出沿圓弧形通道方向的加載力。
[0020]進(jìn)一步，所述左加載裝置與左傳力板之間以及右加載裝置與右傳力板之間均設(shè)有滾珠。
[0021 ]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，當(dāng)加載裝置輸出加載力時，傳力板運(yùn)動，二者之間的夾角會產(chǎn)生變化，二者之間會產(chǎn)生圓弧徑向的摩擦力，設(shè)置滾珠可以減小這種摩擦，避免影響試驗(yàn)結(jié)果。
[0022]進(jìn)一步，所述左傳力板與左側(cè)通道內(nèi)壁之間以及右傳力板與右側(cè)通道內(nèi)壁之間均設(shè)有滾珠排。
[0023]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，當(dāng)左右傳力板在加載裝置的推動下運(yùn)動時，其與左側(cè)通道或右側(cè)通道的內(nèi)壁之間存在摩擦力，這個摩擦力可能會減小實(shí)際加載在試樣上的力，也可能會損壞試驗(yàn)裝置，架設(shè)滾珠排可以減小摩擦，使試驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。
[0024]進(jìn)一步，所述頂端限定板包括位于試樣通道中部上方的中部限定板和分別位于所述中部限定板兩側(cè)的減震板，所述中部限定板與減震板之間均留有間隙。
[0025]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，將試樣通道上方的限定板設(shè)置為由中部限定板和減震板組成的方式，是為了防止在沖擊荷載作用下沖擊力通過中部限定板直接傳遞到左右墊塊處，這樣會導(dǎo)致由于切向力的變化而引起的應(yīng)力不均勻。
[0026]綜上，本實(shí)用新型可以準(zhǔn)確模擬圍巖及錨固體實(shí)際工作環(huán)境，直觀觀察和測試靜載和動載作用下圍巖及錨固體破裂演化過程，對于深入揭示圍巖及錨固體破壞機(jī)理，建立符合實(shí)際的破壞分析模型和設(shè)計理論和方法，最大限度地發(fā)揮錨桿系統(tǒng)的主動支護(hù)能力，對于巖土工程加固技術(shù)與理論的發(fā)展具有重要科學(xué)意義和工程應(yīng)用價值。
[0027]此外，本實(shí)用新型還可以進(jìn)行靜荷載作用下圍巖、錨固體破壞力學(xué)實(shí)驗(yàn)，動荷載作用下圍巖、錨固體破壞力學(xué)實(shí)驗(yàn)，靜、動荷載作用下圍巖、錨固體破壞力學(xué)實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)。
【附圖說明】
[0028]圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)不意圖；
[0029]圖2為本實(shí)用新型左側(cè)通道處的局部示意圖；
[0030]圖3為本實(shí)用新型右側(cè)通道處的局部示意圖；
[0031 ]圖4為本實(shí)用新型設(shè)有錨桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下:
[0033]1、框架，2、中空區(qū)域，21、底部支撐板，31、左承載板，32、右承載板，4、試樣通道，51、左加載裝置，52、右加載裝置，61、左傳力板，62、右傳力板，71、左墊塊，72、右墊塊，81、軸套，82、配重塊，83、電磁鐵，84、定位軸，91、中部限定板，92、減震板，10、滾珠，11、滾珠排，
12、試樣，13、銷桿。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。
[0035]實(shí)施例1
[0036]如圖1-3所示，動靜荷載下圍巖及錨固體力學(xué)響應(yīng)試驗(yàn)裝置，包括框架I和位于所述框架I內(nèi)的圓弧