本发明专利技术提出一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置及方法，用以解决锚固岩体在不同工作环境条件下经历较长时间后易影响其力学稳定性和化学稳定性、进而影响其安全状态的问题。该装置包括模拟装置及检测装置，模拟装置包括试样模具、围压板和酸溶液导管；检测装置包括应变片、电阻应变仪、数据采集装置和数据处理装置，应变片与电阻应变仪连接，电阻应变仪、数据采集装置均与数据处理装置连接。本发明专利技术通过对锚固岩体试样的不同位置、不同程度地进行腐蚀，使试样性能退化，而后对性能退化的试样进行蠕变试验，从而测试出化学腐蚀‑蠕变条件下锚固岩体内外的变形特征；且结构设计简单合理，测试步骤简单可靠，容易操作。
The device and method for testing the internal and external deformation characteristics of anchored rock mass under the condition of corrosion creep
【技术实现步骤摘要】
测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置及方法
本专利技术涉及土木矿业工程试验测试领域，具体涉及一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置及方法。
技术介绍
锚杆作为地下工程和岩石边坡的主要支护形式之一，对土木工程稳定性的维护起着重要作用，特别是在节理裂隙岩体中，锚杆对岩体的加固作用十分明显，并在土木、建筑和水利工程中获得广泛应用。岩体锚固是岩土工程领域常见的支护方式。岩体锚固是指为预防和治理滑坡、地表沉陷、巷道坍塌等地质灾害，采用锚杆、预应力锚杆和预应力锚索等锚固件，以改善岩体的应力状态，达到调动和提高岩体自身强度和自稳能力的加固措施。岩体锚固工程的长期性能是岩体锚杆(索)以及被锚固的结构物在经历较长时间(一般在2年以上)后，在不同工作与环境条件下的力学稳定性和化学稳定性的客观真实的反映，它直接关系着岩体锚固工程的安全状态。基于以上现状，亟需提出一种能够测试化学腐蚀-蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置以及测试方法，为锚固岩体工程的长期稳定性提供借鉴意义。
技术实现思路
针对岩体锚固工程在不同工作与环境条件下经历较长时间后易影响其力学稳定性和化学稳定性、进而影响其安全状态的问题，本专利技术提出一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置及方法，通过对锚固岩体试样的不同位置、不同程度地进行腐蚀，使试样性能退化，而后对性能退化的试样进行蠕变试验，从而测试出化学腐蚀-蠕变条件下锚固岩体内外的变形特征。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置及方法，包括测试锚固岩体化学腐蚀用的模拟装置以及检测装置，所述模拟装置包括用于盛放试样以及锚杆的试样模具、用于固定试样的围压板以及用于导入酸性腐蚀溶液的酸溶液导管；检测装置包括应变片、电阻应变仪、数据采集装置以及数据处理装置，所述应变片预埋在试样内部以及锚杆上，且应变片与电阻应变仪连接，电阻应变仪、数据采集装置均与数据处理装置连接。所述试样模具的前后两个侧壁上分别对应开设有与锚杆相匹配的穿孔Ⅰ，锚杆的两端分别穿过相对应的穿孔Ⅰ并通过螺母固定。所述试样模具同一侧壁上的穿孔Ⅰ的数量均为5个，其中有2个穿孔Ⅰ位于侧壁的下部1/4处、且水平对称设置，有1个穿孔Ⅰ位于侧壁的中心处，剩余2个穿孔Ⅰ位于侧壁的上部3/4处、且水平对称设置。所述围压板固定在试样的左右两侧以及背面，且位于试样左右两侧的围压板上设有用于穿入螺丝的孔洞，以固定试样以及围压板自身，位于试样背面的围压板上开设有与锚杆相匹配的穿孔Ⅲ。所述锚杆的一端穿过试样背面围压板上的穿孔Ⅲ并通过螺母固定、另一端位于试样的正面且与所连接的螺母之间设有垫片。所述垫片上开设有与锚杆相匹配的穿孔Ⅱ，锚杆穿过穿孔Ⅱ并通过螺母固定。一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的方法，包括以下步骤：S1：将岩石相似材料按照预定的比例要求配制成试样，并搅拌均匀，在配制试样的同时，在锚杆上均匀涂抹锚固剂，然后在锚杆上以及试样内部预埋应变片，并利用导线将应变片与电阻应变仪连接起来；S2：将步骤S1中搅拌均匀的试样分次倒入试样模具中；S3：在锚杆上方以及试样内部垂直插入酸溶液导管；S4：将步骤S3中制作好的试样模具放在常温状态下湿护12-48h，之后将试样模具脱除，并将脱模后的试样放入恒温养护箱以60-80C°养护36-72h；S5：在步骤S4中养护好的试样的左右两侧以及背面加上围压板，试样左右两侧的围压板通过螺丝紧固、试样背面的围压板通过螺母与锚杆旋紧；S6：在步骤S5中的试样正面的锚杆上加上垫片并利用螺母固定；S7：在酸溶液导管中加入酸溶液对步骤S6中的试样进行腐蚀，然后在试样表面喷涂散斑图，并通过数据采集装置对散斑图进行采集；S8：将电阻应变仪、数据采集装置与数据处理装置组装好，并进行调试；S9：将步骤S7中的试样放在蠕变试验机中进行恒力加载试验，利用提前预埋好的应变片对试样内部的应变现象进行检测，并通过电阻应变仪以及数据处理装置处理，得出应变随时间变化的数据曲线图；S10：在蠕变试验机开始工作时，利用数据采集装置对试样表面的散斑图进行采集，根据拟合的数据曲线图像特征以及对该散斑图的后期处理，测试化学腐蚀-蠕变条件下试样内外的变形特征。所述步骤S2中将搅拌均匀的试样分次倒入试样模具中的具体操作为：当倒入的试样达到试样模具容积的1/4时，将两根涂抹好锚固剂的锚杆插入试样模具下部的2个穿孔Ⅰ内，继续倒入试样；当倒入的试样达到试样模具容积的1/2时，将一根涂抹好锚固剂的锚杆插入试样模具中心的穿孔Ⅰ内，继续倒入试样；待倒入的试样达到试样模具容积的3/4时，将两根涂抹好锚固剂的锚杆插入试样模具上部的2个穿孔Ⅰ内，最后将剩余的试样倒入试样模具中。本专利技术通过对锚固岩体试样的不同位置、不同程度地进行腐蚀，使试样性能退化，而后对性能退化的试样进行蠕变试验，从而测试出化学腐蚀-蠕变条件下锚固岩体内外的变形特征；且整体装置的各部分可自由拆卸，结构设计简单合理，测试步骤简单可靠，容易操作。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的装置结构示意图。图中，2为围压板，3为酸溶液导管，4为锚杆，5为应变片，6为电阻应变仪，7为数据处理装置，8为数据采集装置，9为垫片，10为螺丝。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置，包括测试锚固岩体化学腐蚀用的模拟装置以及检测装置，所述模拟装置实现了对试样内部以及锚杆进行腐蚀的环境模拟，然后通过检测装置对数据进行采集以及处理，测试化学腐蚀-蠕变条件下试样内外的变形特征。具体地，如图1所示，所述模拟装置包括用于盛放试样以及锚杆4的试样模具、用于固定试样的围压板2以及用于导入酸性腐蚀溶液的酸溶液导管3，所述的试样模具具有较强的密封性能，避免外界空气、温度、湿度等因素影响试样的配置。为了便于在试样内部加设锚杆4，所述试样模具的前后两个侧壁上分别对应开设有与锚杆4相匹配的穿孔Ⅰ，即锚杆4的两端可分别穿过相对应的穿孔Ⅰ，并通过螺母进行固定，从而实现锚杆4的安装，操作简单、方便。锚杆4可引起试样的附加应力和应变，借以增大试样的整体性、抗拉强度、软弱面的剪切强度以及抗滑切向力，从而使试样整体更加稳定。为了能够实现对试样内部不同的位置进行测试以提高测试的准确性，所述锚杆4的数量及本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置，其特征在于：包括测试锚固岩体化学腐蚀用的模拟装置以及检测装置，所述模拟装置包括用于盛放试样以及锚杆（4）的试样模具、用于固定试样的围压板（2）以及用于导入酸性腐蚀溶液的酸溶液导管（3）；检测装置包括应变片（5）、电阻应变仪（6）、数据采集装置（8）以及数据处理装置（7），所述应变片（5）预埋在试样内部以及锚杆（4）上，且应变片（5）与电阻应变仪（6）连接，电阻应变仪（6）、数据采集装置（8）均与数据处理装置（7）连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置，其特征在于：包括测试锚固岩体化学腐蚀用的模拟装置以及检测装置，所述模拟装置包括用于盛放试样以及锚杆（4）的试样模具、用于固定试样的围压板（2）以及用于导入酸性腐蚀溶液的酸溶液导管（3）；检测装置包括应变片（5）、电阻应变仪（6）、数据采集装置（8）以及数据处理装置（7），所述应变片（5）预埋在试样内部以及锚杆（4）上，且应变片（5）与电阻应变仪（6）连接，电阻应变仪（6）、数据采集装置（8）均与数据处理装置（7）连接。
2.根据权利要求1所述的测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置，其特征在于：所述试样模具的前后两个侧壁上分别对应开设有与锚杆（4）相匹配的穿孔Ⅰ，锚杆（4）的两端分别穿过相对应的穿孔Ⅰ并通过螺母固定。
3.根据权利要求2所述的测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置，其特征在于：所述试样模具同一侧壁上的穿孔Ⅰ的数量均为5个，其中有2个穿孔Ⅰ位于侧壁的下部1/4处、且水平对称设置，有1个穿孔Ⅰ位于侧壁的中心处，剩余2个穿孔Ⅰ位于侧壁的上部3/4处、且水平对称设置。
4.根据权利要求1或3所述的测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置，其特征在于：所述围压板（2）固定在试样的左右两侧以及背面，且位于试样左右两侧的围压板（2）上设有用于穿入螺丝（10）的孔洞，以固定试样以及围压板（2）自身，位于试样背面的围压板（2）上开设有与锚杆（4）相匹配的穿孔Ⅲ。
5.根据权利要求4所述的测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置，其特征在于：所述锚杆（4）的一端穿过试样背面围压板（2）上的穿孔Ⅲ并通过螺母固定、另一端位于试样的正面且与所连接的螺母之间设有垫片（9）。
6.根据权利要求5所述的测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的装置，其特征在于：所述垫片（9）上开设有与锚杆（4）相匹配的穿孔Ⅱ，锚杆（4）穿过穿孔Ⅱ并通过螺母固定。
7.一种测试腐蚀蠕变条件下锚固岩体内外变形特征的方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：将岩石相似材料按照预...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡江春，王红芳，李鹏飞，鲁家濠，管毅，李德威，孙路革，冯贺，李锐，孙光林，李晓芬，赵兵，
申请(专利权)人：中原工学院，
类型：发明
国别省市：河南;41
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