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专利号: 2019111470770
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种锁脚锚管支护下隧道拱脚地基荷载传递试验装置,其特征在于,包括:型钢钢架、锁脚锚管、千斤顶、压力传感器、反力架、堆载箱;

所述型钢钢架和所述锁脚锚管之间借助连接件进行焊接连接;所述千斤顶设置在所述型钢钢架的顶部,所述压力传感器设置在所述型钢钢架的底部和隧道拱脚地基之间;所述反力架放置于地面上,所述堆载箱放置于所述反力架上;所述千斤顶的上部顶在所述反力架靠近锁脚锚管一侧的横梁下缘的中心处;

采用所述试验装置作为模拟试验平台,模拟试验平台搭建完成后,对千斤顶进行加压,在千斤顶伸长的过程中,利用反力架提供的反力,对型钢钢架进行竖向加载;在型钢钢架产生竖向位移的过程中,型钢钢架和锁脚锚管、隧道拱脚地基之间发生荷载传递,利用数据采集仪对型钢钢架底部和隧道拱脚地基之间的压力传感器进行数据采集,实现对锁脚锚管支护下型钢钢架基底的隧道拱脚地基荷载的测试;

沿型钢钢架竖向进行逐级加载,对隧道拱脚地基荷载和隧道拱脚地基沉降分别进行测试,分析竖向加载和隧道拱脚地基荷载、隧道拱脚地基沉降之间的关系。

2.根据权利要求1所述一种锁脚锚管支护下隧道拱脚地基荷载传递试验装置,其特征在于,在所述型钢钢架的顶部焊接第一连接钢板,所述第一连接钢板用作放置所述千斤顶的平台;所述试验装置还包括第二连接钢板和第三连接钢板,所述压力传感器设置在所述第二连接钢板和所述第三连接钢板之间,所述压力传感器的上缘与所述第二连接钢板的下缘相连,所述压力传感器的下缘与所述第三连接钢板的上缘相连,所述第三连接钢板的下缘与所述隧道拱脚地基接触。

3.根据权利要求1所述一种锁脚锚管支护下隧道拱脚地基荷载传递试验装置,其特征在于,所述型钢钢架和所述锁脚锚管之间的连接件为L形连接件或环形连接件。

4.根据权利要求1所述一种锁脚锚管支护下隧道拱脚地基荷载传递试验装置,其特征在于,所述反力架由工字钢或H型钢焊接而成,在所述反力架的上表面四条边沿上分别焊接钢肋,以防止堆载箱在反力架上发生侧滑。

5.根据权利要求1所述一种锁脚锚管支护下隧道拱脚地基荷载传递试验装置,其特征在于,所述堆载箱形状为长方体或正方体;将堆载箱置于反力架时,靠近锁脚锚管一侧的堆载大于远离锁脚锚管一侧的堆载,以有利于反力架在千斤顶伸长过程中的稳定性。

6.一种锁脚锚管支护下隧道拱脚地基荷载传递的试验方法,采用权利要求1‑5任一项所述试验装置作为模拟试验平台,其特征在于,所述方法包括:(1)在垂直边坡或隧道洞壁上进行锁脚锚管的钻孔作业,搭建锁脚锚管支护下对隧道拱脚地基进行加载的所述模拟试验平台;

(2)模拟试验平台搭建完成后,对千斤顶进行加压,在千斤顶伸长的过程中,利用反力架提供的反力,对型钢钢架进行竖向加载;在型钢钢架产生竖向位移的过程中,型钢钢架和锁脚锚管、隧道拱脚地基之间发生荷载传递,利用数据采集仪对型钢钢架底部和隧道拱脚地基之间的压力传感器进行数据采集,实现对锁脚锚管支护下型钢钢架基底的隧道拱脚地基荷载的测试;

(3)沿型钢钢架竖向进行逐级加载,对隧道拱脚地基荷载和隧道拱脚地基沉降分别进行测试,分析竖向加载和隧道拱脚地基荷载、隧道拱脚地基沉降之间的关系;

(4)改变锁脚锚管支护参数,并考虑锁脚锚管和型钢钢架的连接形式以及考虑锁脚锚管是否注浆,按步骤(1)‑(3)反复试验,进行不同锁脚锚管支护参数、不同加载条件下隧道拱脚地基荷载传递特性的评估,揭示锁脚锚管支护下隧道拱脚地基荷载传递特性。

7.根据权利要求6所述一种锁脚锚管支护下隧道拱脚地基荷载传递的试验方法,其特征在于,在步骤(1)中,采用风动凿岩机或潜孔钻机在垂直边坡或隧道洞壁上进行锁脚锚管的钻孔作业。

8.根据权利要求6所述一种锁脚锚管支护下隧道拱脚地基荷载传递的试验方法,其特征在于,步骤(4)中,所述锁脚锚管支护参数包括锁脚锚管的长度、打设角度、直径和数量。