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原文传递一种基于应力渗流耦合作用下锚固岩体长期强度试验系统

专利名称：	一种基于应力渗流耦合作用下锚固岩体长期强度试验系统
摘要：	本发明提出一种基于应力渗流耦合作用下锚固岩体长期强度试验系统，用以解决锚固岩体长期强度的试验无法满足锚固岩体的实际物理状态、应力渗流耦合环境下锚固岩体长期强度的本构关系不明确等技术问题。本发明包括加压装置、水力系统以及应变检测装置，加压装置包括蠕变仪，蠕变仪的工作台中间设置有用于放置锚固岩体试样的盛放盒，水力系统包括水槽，应变检测装置包括计算机、应变仪和应变片，应变仪分别与应变片、计算机连接。本发明利用蠕变仪提供应力稳定、误差小等特性，与自主设计的水力系统相结合，模拟隧道工程中锚固岩体的赋存环境，提供应力渗流耦合试验环境，试验准确性高、效果好，系统结构简单，工作原理清楚，易操作且成本低。
专利类型：	发明专利
申请人：	中原工学院
发明人：	胡江春;赵兵;李德威;王红芳;管毅;孙路革;冯贺;李锐;孙光林;李晓芬
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T13:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T22:00:00+0805
申请号：	CN202010175276.9
公开号：	CN111189692A
代理机构：	郑州优盾知识产权代理有限公司
代理人：	栗改
分类号：	G01N3/00;G01N3/12;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/00;G01N3/12
申请人地址：	451191 河南省郑州市新郑双湖经济技术开发区淮河路1号
主权项：	1.一种基于应力渗流耦合作用下锚固岩体长期强度试验系统，其特征在于：包括加压装置、水力系统以及应变检测装置；所述加压装置包括蠕变仪（3），蠕变仪（3）的工作台上设置有盛放盒（8），且盛放盒（8）内放置有锚固岩体试样（6）；所述水力系统包括水槽，水槽与锚固岩体试样（6）连接；所述应变检测装置包括计算机（1）、应变仪（2）和应变片（5），应变片（5）预埋在锚固岩体试样（6）的表面以及内部，且应变片（5）与应变仪（2）连接，应变仪（2）与计算机（1）连接。 2.根据权利要求1所述的基于应力渗流耦合作用下锚固岩体长期强度试验系统，其特征在于：所述锚固岩体试样（6）包括试样材料（601），试样材料（601）设置在盛放盒（8）内，试样材料（601）的内部设有锚杆（602）和多孔水压管（10），且多孔水压管（10）设置在锚杆（602）的外侧，所述锚杆（602）的一端固定在试样材料（601）的内部、另一端伸出试样材料（601）并通过螺母（605）固定，所述水槽与多孔水压管（10）连接。 3.根据权利要求2所述的基于应力渗流耦合作用下锚固岩体长期强度试验系统，其特征在于：所述螺母（605）与试样材料（601）之间设有垫板（604），且垫板（604）上开设有与锚杆（602）相匹配的穿孔；所述多孔水压管（10）的端部设有水压入口接头（9），水槽通过输水管（407）与水压入口接头（9）连接。 4.根据权利要求3所述的基于应力渗流耦合作用下锚固岩体长期强度试验系统，其特征在于：所述锚杆（602）、多孔水压管（10）均通过锚固剂（603）与试样材料（601）进行锚固。 5.根据权利要求1~4中任一项所述的基于应力渗流耦合作用下锚固岩体长期强度试验系统，其特征在于：所述水槽包括高位水槽（402）、低位水槽（406）和排水水槽（411），高位水槽（402）位于低位水槽（406）的上方，所述高位水槽（402）的上部预设有水位线，低位水槽（406）的底部设有离心泵（405），所述排水水槽（411）设置在高位水槽（402）和低位水槽（406）之间，且排水水槽（411）通过输水管（407）与高位水槽（402）连通，排水水槽（411）通过回流管（412）与低位水槽（406）连通。 6.根据权利要求5所述的基于应力渗流耦合作用下锚固岩体长期强度试验系统，其特征在于：所述高位水槽（402）和低位水槽（406）之间设有上水管（404）和溢流管（401），所述上水管（404）的下部位于低位水槽（406）内，上水管（404）的上部伸出低位水槽（406）并伸入高位水槽（402）内，且上水管（404）的上部低于高位水槽（402）内的水位线；溢流管（401）的上部位于高位水槽（402）内且与其内部的水位线齐平、下部伸出高位水槽（402）并伸入低位水槽（406）内。 7.根据权利要求3或6所述的基于应力渗流耦合作用下锚固岩体长期强度试验系统，其特征在于：所述输水管（407）包括主管路（71），主管路（71）的一端与高位水槽（402）连通、另一端分别连接有支管路Ⅰ（72）和支管路Ⅱ（73），所述支管路Ⅰ（72）的出水口与多孔水压管（10）端部的水压入口接头（9）连通，支管路Ⅱ（73）的出水口与排水水槽（411）连通。 8.根据权利要求7所述的基于应力渗流耦合作用下锚固岩体长期强度试验系统，其特征在于：所述主管路（71）上靠近高位水槽（402）的一侧设有静压头测压管（408），支管路Ⅰ（72）上靠近锚固岩体试样（6）的一侧设有水压测压管（409），支管路Ⅱ（73）上设有止水阀（410）。 9.一种基于应力渗流耦合作用下锚固岩体长期强度试验系统的试验方法，其特征在于包括以下试验步骤： S1：用岩石相似材料制备好试样材料（601），并在试样材料（601）的内部以及外表面上预埋好应变片（5），然后静置在温度为20±5℃的环境中养护2-3天； S2：在步骤S1中养护好的试样材料（601）中心处钻孔，安放锚杆（602）并由锚固剂（603）进行锚固，在锚杆（602）的右上方、左上方、右下方和左下方四个方向上进行钻孔，安放多孔水压管（10）并由锚固剂（603）进行锚固，然后在多孔水压管（10）的端部安装水压入口接头（9），在锚杆（602）伸出试样材料（601）的一端垫上垫板（604）并用螺母（605）进行预紧； S3：将步骤S2中配制好的锚固岩体试样（6）放置在温度为20±2℃、相对湿度95%以上的标准养护室中养护20-30天； S4：将步骤S3中养护好的锚固岩体试样（6）放置在蠕变仪（3）工作台上的盛放盒（8）内，在蠕变仪（3）的一侧组装水力系统； S5：在低位水槽（406）的底部安装离心泵（405），然后在输水管（407）的主管路（71）上靠近高位水槽（402）的一侧安装静压头测压管（408），在支管路Ⅰ（72）上靠近锚固岩体试样（6）的一侧安装水压测压管（409），在支管路Ⅱ（73）上安装止水阀（410）； S6：对高位水槽（402）和低位水槽（406）进行灌水，并打开步骤S5中安装的离心泵（405）以及止水阀（410）对水力系统进行整体调试，调试完成后关闭离心泵（405）和止水阀（410）； S7：组装应变检测装置，通过导线（7）依次将计算机（1）、应变仪（2）应变片（5）连接起来，检查线路是否正常并进行调试； S8：打开步骤S5中的离心泵（405）和止水阀（410），观察静压头测压管（408）以及水压测压管（409）所检测的数据并调整水压大小； S9：启动蠕变仪（3）对锚固岩体试样（6）进行逐级加载的蠕变试验，通过应变片（5）把锚固岩体试样（6）的表面和内部应力转化为电信号并传递给应变仪（2），应变仪（2）将数据传输至计算机（1）上进行处理并得出应力-应变曲线图。 10.根据权利要求9所述的基于应力渗流耦合作用下锚固岩体长期强度试验系统的试验方法，其特征在于：所述步骤S3中水力系统的组装操作为：首先放置好高位水槽（402）、低位水槽（406）以及排水水槽（411）的位置，然后分别用输水管（407）、上水管（404）、溢流管（401）以及回流管（412）将高位水槽（402）、低位水槽（406）以及排水水槽（411）连通起来，并通过输水管（407）将高位水槽（402）与锚固岩体试样（6）内的多孔水压管（10）连通起来。
所属类别：	发明专利