固定側(cè)限嵌巖樁試驗裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖體力學(xué)嵌巖粧技術(shù)，尤其涉及一種固定側(cè)限嵌巖粧試驗裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]粧端嵌入巖體中的粧稱為嵌巖粧(又稱嵌巖墩)，不論巖體的風(fēng)化程度如何，只要粧端嵌入巖體中均可稱為嵌巖粧，嵌入不同特性巖體中的嵌巖粧其特性的差異是由巖體特性的差異所引起的。
目前，嵌巖粧的模型試驗裝置比較簡單且不夠系統(tǒng)和規(guī)范。大多采用在取樣的大塊巖石上進(jìn)行鉆孔，修平孔底，清孔以后在孔內(nèi)澆筑鋼筋混凝土的模型粧，凝結(jié)達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后在壓力機(jī)上進(jìn)行試驗。這種方法得到的試驗結(jié)果受到人為誤差影響較大:試驗所用的巖塊大小不一造成尺寸效應(yīng)的影響，澆筑及養(yǎng)護(hù)混凝土的工藝差別較大也影響模型粧的強(qiáng)度；同時模型粧受到的圍壓僅僅為粧周巖體結(jié)構(gòu)作用，圍壓作用小，不能反應(yīng)嵌巖粧在一定深度的圍壓效應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有嵌巖粧模型試驗在制樣和制粧上的人為誤差及無側(cè)限問題，提供一種固定側(cè)限嵌巖粧制樣裝置及其方法，可以避免上述誤差，有效模擬嵌巖粧在巖層中的端承特性。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
一、裝置
本裝置包括模型粧、上蓋板、壓力室、下蓋板、上密封圈、下密封圈、螺桿、PVC-U管、密封螺帽、水泥漿和巖樣；
在上蓋板上設(shè)置有中心導(dǎo)向管、注漿排氣孔和穿孔；
在下蓋板上設(shè)置有螺紋孔；
其位置和連接關(guān)系是:
自下而上，下蓋板、下密封圈、壓力室、上密封圈和上蓋板依次連接組成主體結(jié)構(gòu)； 密封螺帽旋進(jìn)注漿排氣孔，螺桿穿過穿孔，擰螺桿螺帽使螺桿旋進(jìn)下蓋板的螺紋孔內(nèi)；
巖樣放置在壓力室內(nèi)，在巖樣的鉆孔內(nèi)嵌入PVC-U管，模型粧通過中心導(dǎo)向管豎直插入PVC-U管內(nèi)；
擰開注漿排氣孔澆筑水泥漿。
[0005]二、方法本方法包括下列步驟
①組裝
將下蓋板放置底部，在其上放置壓力室，在壓力室上下底面沿圓環(huán)中心分別嵌固上密封圈和下密封圈，防止水泥漿外溢；
②放樣
將加工好的巖樣(高度小于或等于120毫米，直徑小于或等于90毫米)居中鉆直徑為20毫米的孔，孔底距離巖樣的底部50毫米；在壓力室內(nèi)調(diào)整巖樣使鉆孔居中，將外徑20毫米、壁厚1.35毫米和長70毫米的PVC-U管嵌入鉆孔內(nèi)，在PVC-U管頂部沿周長裹一圈塑料薄膜，防止灌注水泥漿流入孔內(nèi)；
③固定
將模型粧通過上蓋板的中心導(dǎo)向管嵌入PVC-U管內(nèi)，固定上蓋板，使螺桿穿過上蓋板的穿孔，擰螺桿螺帽使螺桿旋入下蓋板中的螺紋孔內(nèi)；利用4個固定螺桿使上蓋板、下蓋板和壓力室達(dá)到固定；
④注漿
擰開上蓋板的4個密封螺帽，將攪拌好的高流動性水泥漿通過注漿排氣孔注入試樣與壓力室內(nèi)壁之間的空隙，在水泥漿填充滿后擰緊密封螺帽；
①凝結(jié)
在水泥漿凝結(jié)硬化達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，將整個試驗裝置放在壓力機(jī)上進(jìn)行試驗。
[0006]本發(fā)明具有下列優(yōu)點和積極效果:
①可將大小不一的巖樣澆筑成統(tǒng)一尺寸，避免尺寸不一帶來的試驗影響；
利用本裝置澆筑的試樣為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn):直徑90毫米，高120毫米的圓柱體試樣；
②利用鋼制圓桿的模型粧取代傳統(tǒng)的鋼筋混凝土澆筑模型粧，避免了澆筑模型粧的人為誤差；
③上蓋板的4個注漿排氣孔與4個穿孔繞蓋板中心呈45度夾角交替分布，使注漿孔處預(yù)留較多活動空間，方便注漿操作；
④運(yùn)用壓力室和上下蓋板提供固定側(cè)限，模擬巖樣在實際地層中受到的圍壓作用；
⑤可以得到承載力隨粧端位移變化的規(guī)律，計算粧端承載力；
⑥可拆卸，方便脫模后二次使用。
[0007]總之，本裝置可以模擬嵌巖粧在巖石中的端承特性，運(yùn)用固定側(cè)限的作用模擬嵌巖粧在實際巖層里的圍壓條件，得到承載力隨粧端位移變化的規(guī)律，計算出粧端承載力，而且標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，可實現(xiàn)多次工業(yè)復(fù)制，適用于各類嵌巖粧的澆筑和試驗。
【附圖說明】
[0008]圖1是本裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本裝置上蓋板俯視圖及剖切線示意圖；
圖3是徑向沿穿孔中心線A-A的縱剖面示意圖；
圖4是徑向沿注漿排氣孔中心線B-B的縱剖面示意圖。
[0009]圖中:
I 一模型粧；
2一上蓋板，2-1 一中心導(dǎo)向管，2_2—注楽排氣孔，2-3一穿孔；
3—壓力室；
4一下蓋板，4-1 一螺紋孔； 5—上密封圈；
6—下密封圈；
7—螺桿，7-1—螺帽；
8—PVC-U管；
9一密封螺帽；
10—水泥漿；
11—巖樣。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明:
一、裝置
1、總體
如圖1、2、3、4，本裝置包括模型粧1、上蓋板2、壓力室3、下蓋板4、上密封圈5、下密封圈6、螺桿7、PVC-U管8、密封螺帽9、水泥漿10和巖樣11 ；
在上蓋板2上設(shè)置有中心導(dǎo)向管2-1、注漿排氣孔2-2和穿孔2-3 ;
在下蓋板4上設(shè)置有螺紋孔4-1 ;
其位置和連接關(guān)系是:
自下而上，下蓋板4、下密封圈6、壓力室3、上密封圈5和上蓋板2依次連接組成主體結(jié)構(gòu)；
密封螺帽9旋進(jìn)注漿排氣孔2-2，螺桿7穿過穿孔2-3，擰螺桿螺帽7-1使螺桿7旋進(jìn)下蓋板4的螺紋孔4_1內(nèi)；
巖樣11放置在壓力室3內(nèi)，在巖樣11的鉆孔內(nèi)嵌入PVC-U管8，模型粧I通過中心導(dǎo)向管2-1豎直插入PVC-U管8內(nèi)；
擰開注漿排氣孔2-2澆筑水泥漿10。
[0011]工作機(jī)理:
本裝置的主要功能部件均為鋼制件，可拆卸。主體結(jié)構(gòu)由下蓋板4、下密封圈6、壓力室3、上密封圈5和上蓋板2依次連接組成，由四根螺桿7固定；壓力室3與上蓋板2和下蓋板4接觸處分別放置有上密封圈5和下密封圈6，用于密封澆注的水泥漿10 ;上蓋板2上設(shè)置有4個注漿排氣孔2-2便于注漿；水泥漿10凝固硬化達(dá)到指定齡期和強(qiáng)度后，將整個試驗裝置放在壓力機(jī)上進(jìn)行試驗。
[0012]2、功能部件
01)模型粧I
模型粧I是一種鋼制圓桿，直徑16毫米，長度220毫米。
[0013]其功能是:模擬鋼筋混凝土嵌巖粧，剛度大，自身應(yīng)變小。
[0014]02)上蓋板 2
上蓋板2是一種鋼制圓形板，直徑180毫米，厚20毫米，設(shè)置有I個中心導(dǎo)向管2-1、4個注漿排氣孔2-2和4個穿孔2-3，在上蓋板2的下底面設(shè)置有凹槽；
4個注漿排氣孔2-2和4個穿孔2-3圍繞上蓋板2的中心呈均勻交替分布(即