一种土遗址锚固加固过程质量控制与效果评价试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于土遗址锚固加固质量评价技术领域，主要应用于土遗址锚固系统安装过程至长期服役期间的缺陷识别、健康诊断和工作性能检测研究；具体涉及一种土遗址锚固加固过程质量控制与效果评价的试验装置及方法。包括锚固系统、锚固空浆缺陷、锚杆综合参数测定系统、声频应力波无损检测系统、光纤光栅应变监测系统；本发明专利技术是一种功能丰富、集成度高，试验条件易于调节、龄期广泛、工况丰富、数据稳定的土遗址锚固加固过程质量控制与效果评价试验装置及方法。方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
一种土遗址锚固加固过程质量控制与效果评价试验装置及方法


[0001]本专利技术属于土遗址锚固加固质量评价
，主要应用于土遗址锚固系统安装过程至长期服役期间的缺陷识别、健康诊断和工作性能检测研究；具体涉及一种土遗址锚固加固过程质量控制与效果评价的试验装置及方法。

技术介绍

[0002]土遗址是岩土质文物重要组成部分，反映了人类对自然环境的改造和利用能力以及提供了特定时期人类文明活动、社会关系、经济基础的重要实证依据。土遗址在我国西北干旱半干旱地区大量遗存，在时空上具有历史跨度大、分布范围广、文物价值高等特点，这些土建筑曾极大地推动了丝绸之路沿线文明的相互融合与进步。在国家文化战略推进的形势下，科学保护土遗址是利用、传承与发扬丝绸之路及区域历史文化的重要任务。
[0003]遗址土体本身的结构特征和物质组成决定了土遗址的脆弱性。在长期自然力的作用下，土遗址本体及载体出现了多种形式的病害，其中以裂隙切割导致的稳定性问题最为突出，严重影响土遗址的长期保存。在大量土遗址亟待保护加固的背景下，锚杆锚固技术为土遗址力学稳定性控制提供了技术支撑，确保了土遗址价值的真实性、完整性和延续性。目前的研究应用及取得的社会效益表明，土遗址锚固技术已经逐步发展成为一个独立的方向，成为锚固技术科学中的重要分支。鉴于土遗址的文物属性，实现快速、高精度、可靠的锚固施工质量和工作状态的无损检测技术是土遗址锚固发展的必然趋势。但在现阶段的研究中，基于埋设电阻式应变检测元件和短暂性的有损锚固拉拔试验，远远无法满足揭示锚固系统安装过程至长期服役期间的健康状态和长期工作性能，造成土遗址加固后的风险不确定性和潜在的隐患。因此，研发一种集成锚固缺陷识别、健康诊断及工作性能检测的全生命周期试验装置及方法成为迫切需要解决的技术问题，可直接为预防性保护中锚固系统过程质量控制与效果评价技术体系提供理论与方法支撑。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提出了一种土遗址锚固加固过程质量控制与效果评价的试验装置及方法，以解决现有的基于埋设电阻式应变检测元件和短暂性的有损锚固拉拔试验远无法满足揭示锚固系统安装过程至长期服役期间的健康状态和长期工作性能，以及土遗址加固后的风险不确定性和潜在隐患的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种土遗址锚固过程质量控制与效果评价试验装置，包括锚固系统、锚固空浆缺陷、锚杆综合参数测定系统、声频应力波无损检测系统、光纤光栅应变监测系统；
[0007]所述锚固系统，用于模拟土遗址锚固加固；
[0008]所述锚固空浆缺陷，用于模拟锚固系统内局部浆液不饱满缺陷；
[0009]所述锚杆参数测定系统，用于提供对测试锚杆的拉拔力并测定锚固系统锚固力及
锚杆位移；
[0010]所述声频应力波无损检测系统，用于锚杆杆体长度反演检测、锚固系统密实度检测、锚固缺陷位置及长度反演检测和偏孔锚杆反演检测；
[0011]所述光纤光栅应变监测系统，用于监测测试锚杆
‑
锚固浆液界面、锚固浆液
‑
夯土层界面应变分布特征及锚固浆液粘结固化的温度变化规律；
[0012]进一步地，所述锚固系统包括透明PVC管、夯土层、锚固浆液、锚杆对中支架、测试锚杆和旋转式承压板；所述夯土层夯筑于透明PVC管内，夯土层中设有锚孔；所述锚杆对中支架套接在测试锚杆外侧；所述旋转式承压板固定于测试锚杆的底部；所述测试锚杆置于夯土层的锚孔中心；所述锚固浆液灌注在夯土层的锚孔与测试锚杆之间。
[0013]进一步地，所述锚固空浆缺陷包括PVC管、EPS泡沫；所述PVC管置于测试锚杆与锚固浆液之间，PVC管将测试锚杆与锚固浆液隔离开；所述EPS泡沫通过粘合剂封堵于PVC管两侧，使PVC管内部形成密闭的局部空浆段。
[0014]进一步地，所述锚杆参数测定系统包括中空液压油缸、手动油泵、中空压力传感器、拉杆式位移传感器、磁性表座、数显仪、旋转式锚杆锚具、钢制中空反力板和计算机；所述钢制中空反力板穿过测试锚杆置于透明PVC管的顶端；所述中空液压油缸穿过测试锚杆置于钢制中空反力板上；所述手动油泵通过油管与中空液压油缸相连；所述中空压力传感器穿过测试锚杆置于中空液压油缸顶端；所述旋转式锚杆锚具穿过测试锚杆固定于压力传感器顶端；所述拉杆式位移传感器通过磁性表座固定于中空压力传感器侧壁上；所述数显仪通过导线与中空压力传感器以及拉杆式位移传感器相连接；所述计算机通过导线与数显仪相连接。
[0015]进一步地，所述声频应力波无损检测系统包括锚杆无损检测仪、压电型加速度计和激振装置；所述激振装置置于测试锚杆顶部，工作时激振装置在测试锚杆顶部产生激发震源；所述压电型加速度计置于测试锚杆顶部，工作时压电型加速度计用于接收反射信号；所述锚杆无损检测仪通过导线与压电型加速度计相连；所述锚杆无损检测仪通过导线与计算机连接。
[0016]优选地，所述的激振装置43为激振锤或超磁震源其中的任意一种。
[0017]进一步地，所述光纤光栅应变监测系统包括光纤光栅解调仪、光纤、光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器；所述光纤光栅应变传感器以及光纤光栅温度传感器刻写在光纤上，且在光纤上形成串联式多点测量；所述光纤沿锚杆轴向粘结封装于测试锚杆的预制凹槽内，使光纤光栅应变传感器的光栅与测试锚杆
‑
锚固浆液的界面应变协同变化，从而使光纤光栅温度传感器的光栅与测试锚杆
‑
锚固浆液的界面粘结固化温度协同变化；所述光纤沿锚固系统轴向粘结固定于夯土层的锚孔内壁，使光纤光栅应变传感器的光栅与锚固浆液
‑
夯土层的界面应变协同变化，使光纤光栅温度传感器的光栅与锚固浆液
‑
夯土层的界面粘结固化温度协同变化；所述光纤光栅解调仪通过导线与光纤相连接；所述光纤光栅解调仪通过导线与计算机连接。
[0018]一种土遗址锚固加固过程质量控制与效果评价试验装置的试验方法，包括：
[0019]在锚固系统浆液灌浆初期至长期养护过程中，各测定、检测及监测系统可独立进行试验，亦可组合完成试验；
[0020]优选地，锚杆综合参数测定系统独立试验时的试验方法为：通过加荷载等级、荷载
循环及观测时间变化，可完成锚固系统的基本试验、蠕变试验；数显仪存储结果通过计算机在软件中分析锚固系统的龄期抗拔力、龄期荷载
‑
位移关系、龄期荷载
‑
弹性位移关系及龄期荷载
‑
塑性位移关系；
[0021]优选地，声频应力波无损检测系统独立试验时的试验方法为：基于傅里叶变换、希尔伯特
‑
黄等振动信号分析处理方法，锚杆无损检测仪存储结果通过计算机在软件中分析锚固系统龄期固结波速、基频等时频特征关系及测试锚杆杆底与锚固缺陷反射信号特征，实现测试锚杆杆体长度反演龄期检测、锚固系统密实度龄期检测、锚固缺陷位置及长度反演龄期检测和偏孔锚杆反演龄期检测；
[0022]优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土遗址锚固过程质量控制与效果评价试验装置，包括锚固系统、锚固空浆缺陷、锚杆综合参数测定系统、声频应力波无损检测系统、光纤光栅应变监测系统；所述锚固系统，用于模拟土遗址锚固加固；所述锚固空浆缺陷，用于模拟锚固系统内局部浆液不饱满缺陷；所述锚杆参数测定系统，用于提供对测试锚杆的拉拔力并测定锚固系统锚固力及锚杆位移；所述声频应力波无损检测系统，用于锚杆杆体长度反演检测、锚固系统密实度检测、锚固缺陷位置及长度反演检测和偏孔锚杆反演检测；所述光纤光栅应变监测系统，用于监测测试锚杆
‑
锚固浆液界面、锚固浆液
‑
夯土层界面应变分布特征及锚固浆液粘结固化的温度变化规律。2.根据权利要求所述的一种土遗址锚固过程质量控制与效果评价试验装置其特征在于：所述锚固系统包括透明PVC管、夯土层、锚固浆液、锚杆对中支架、测试锚杆和旋转式承压板；所述夯土层夯筑于透明PVC管内，夯土层中设有锚孔；所述锚杆对中支架套接在测试锚杆外侧；所述旋转式承压板固定于测试锚杆的底部；所述测试锚杆置于夯土层的锚孔中心；所述锚固浆液灌注在夯土层的锚孔与测试锚杆之间。3.根据权利要求所述的一种土遗址锚固过程质量控制与效果评价试验装置其特征在于：所述锚固空浆缺陷包括PVC管、EPS泡沫；所述PVC管置于测试锚杆与锚固浆液之间，PVC管将测试锚杆与锚固浆液隔离开；所述EPS泡沫通过粘合剂封堵于PVC管两侧，使PVC管内部形成密闭的局部空浆段。4.根据权利要求所述的一种土遗址锚固过程质量控制与效果评价试验装置其特征在于：所述锚杆参数测定系统包括中空液压油缸、手动油泵、中空压力传感器、拉杆式位移传感器、磁性表座、数显仪、旋转式锚杆锚具、钢制中空反力板和计算机；所述钢制中空反力板穿过测试锚杆置于透明PVC管的顶端；所述中空液压油缸穿过测试锚杆置于钢制中空反力板上；所述手动油泵通过油管与中空液压油缸相连；所述中空压力传感器穿过测试锚杆置于中空液压油缸顶端；所述旋转式锚杆锚具穿过测试锚杆固定于压力传感器顶端；所述拉杆式位移传感器通过磁性表座固定于中空压力传感器侧壁上；所述数显仪通过导线与中空压力传感器以及拉杆式位移传感器相连接；所述计算机通过导线与数显仪相连接。5.根据权利要求所述的一种土遗址锚固过程质量控制与效果评价试验装置其特征在于：所述声频应力波无损检测系统包括锚杆无损检测仪、压电型加速度计和激振装置；所述激振装置置于测试锚杆顶部；所述压电型加速度计置于测试锚杆顶部；所述锚杆无损检测仪通过导线与压电型加速度计相连；所述锚杆无损检测仪通过导线与计算机连接；所述的激振装置为激振锤或超磁震源其中的任意一种。6.根据权利要求所述的一种土遗址锚固过程质量控制与效果评价试验装置其特征在于：所述光纤光栅应变监测系统包括光纤光栅解调仪、光纤、光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王南，张景科，石镇山，安程，郭青林，王波，
申请(专利权)人：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所敦煌研究院，
类型：发明
国别省市：