专利名称：一种对模型施加预应力锚杆的方法
技术领域：
本发明属于工程地质技术领域，具体涉及一种相似模型试验中对模型施加预应力锚杆的 方法。
背景技术：
预应力锚杆(索)技术是一种高效、经济、实用的工程技术，因其能够充分调用工程地 质体或构筑物自身潜在的稳定性并改善其内部应力状态，在大型、特大型工程的建设中有着 广泛的应用。预应力锚索技术是一项工序复杂、制约因素较多、难以补救的隐蔽工程，因此， 施工前的合理设计就显得极为重要。由于预应力锚杆(索)加固机理及其效果研究还不够深 入，从理论上很难准确获知诸如单孔锚索承载力、锚杆间距、锚固深度、锚索倾角等参数。 利用相似模型试验来模拟实际工程条件，根据模拟结果来对预应力锚杆(索)的施工参数进 行设计，能够有效地弥补现有理论的不足。在模型实验中，预应力锚杆(索)能否正确施加 是决定模型试验成败的关键因素。而事实上，试验模型的尺寸通常比较小，这给预应力锚杆 (索)的施加带了相当大的难度。
发明内容
本发明的目的在于为模型试验提供了一种快速、简便、准确的预应力锚杆施加方法，解 决了因模型尺寸小难以对其施加预应力锚杆、无法真实模拟实际情况的难题，进一步完善了 模拟试验方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为 一种对模型施加预应力锚杆的方法，包 括以下步骤a)成孔，根据孔径要求选择钻头，钻头尾部连接可传递动力的钢导线，在模型 洞壁上成孔的位置设置一与孔同轴的钢导管，钻孔至要求深度；b)安装模拟锚杆，并使之处 于钻孔中央；C)注浆，浆液凝固后在锚杆外端部依次装上垫片和螺母；d)张拉并锁定锚杆。
所述步骤a)中孔径的大小根据模型试验相似比要求确定，然后通过调整钻头大小来施
工不同孔径的孔。
所述步骤d)中张拉模拟锚杆时使用的是应力环，应力环由环体和装置在环内的压力传 感器组成，传感器连接有应变示数表，自环体外壁向环心方向开有螺孔，螺孔与锚杆外端的
螺纹相匹配；将应力环安装在锚杆的外端直到示数表有0.001-0.002mm的示数变化后将示数 表调零，继续旋进应力环对模拟锚杆进行张拉直至应变示数达到规定值；旋进螺母直到示数 表归零后旋出应力环。
所述步骤c)中注浆时浆液由注射器经中空软管注入钻孔，并控制钻孔内部浆液饱满。
本发明所述的技术方案利用钢导线为钻头传递动力，利用钢导管控制钻孔方向，具有方 便实用、可操作性强的优点；采用注射器注浆，自制的小型应力环为模拟锚杆施加预应力，
3解决了传统大体积设备无法进入狭小空间作业的问题，且能够准却、直观地控制预应力施加 量，对具有内部空间的模型尤其适合，如模拟洞室、地下厂房的模型。
图1是本发明成孔步骤的示意图； 图2是本发明张拉步骤的示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体步骤作进一步的说明。
如图1所示和图2所示，成孔时先根据孔径要求选择钻头1，钻头l尾部连接能够传递 动力的钢导线3;在模型洞壁4上确定孔位后，先在该位置设置一个与钻孔5同轴的钢导管2, 用以控制钻头l的方向。钻头1携钢导线3穿过钢导管2在模型上成孔至要求深度后，撤去 钢导管2。取一根模拟锚杆6, —端插入钻孔5中并控制锚杆6使之处于钻孔5中央；锚杆6 处于钻孔5外的一端车有螺纹。用注射器将配好的浆液7经软导管推入钻孔5深处，并使钻 孔5内部浆液7饱满。待浆液7凝固之后在锚杆6的外端依次装上垫片8和螺母9。
应力环10由环体和装置在环内的压力传感器组成，传感器上带有应变示数表12，自环 体外壁向环心方向开有螺孔ll，螺孔11与锚杆6外端的螺纹相配合。将应力环10拧装到锚 杆上，待示数表12有0.001-0.002mm的示数变化后将示数表12调零，继续旋进应力环10对 锚杆6进行张拉直至示数表12上的应变示数达到规定值。旋进螺母9直到示数表12归零后 旋出应力环10。
权利要求
1、一种对模型施加预应力锚杆的方法，其特征在于包括以下步骤a)成孔，根据孔径要求选择钻头，钻头尾部连接可传递动力的钢导线，在模型洞壁上的成孔位置设置一与孔同轴的钢导管，钻孔至要求深度；b)安装模拟锚杆，并使之处于钻孔中央，锚杆外端设有螺纹；c)注浆，浆液凝固后在锚杆外端部依次装上垫片和螺母；d)张拉并锁定锚杆。
2、 如权利要求1所述的施加预应力锚杆的方法，其特征在于步骤a)中孔径的大小根据模型 试验相似比要求确定。
3、 如权利要求1所述的施加预应力锚杆的方法，其特征在于步骤d)中张拉模拟锚杆时使用 的是应力环，应力环由环体和装置在环内的压力传感器组成，传感器连接有应变示数表， 自环体外壁向环心方向开有螺孔，螺孔与锚杆外端的螺纹相匹配；将应力环安装到锚杆的 外端直到示数表有0.001-0.002mm的示数变化后将示数表调零，继续旋进应力环对模拟锚 杆进行张拉直至应变示数达到规定值；旋进螺母直到示数表归零后旋出应力环。
4、 如权利要求l-3任一所述的施加预应力锚杆的方法，其特征在于步骤c)中注浆时浆液由 注射器经中空软管注入钻孔，并控制钻孔内部浆液饱满。
全文摘要
本发明属于工程地质技术领域，具体涉及一种对模型试验施加预应力锚杆的方法。为了解决相似模型试验中因模型尺寸小而难以对其施加预应力锚杆、无法真实模拟实际情况的难题，本发明提供了一种快速、简便、准确的预应力锚杆施加方法。所采用的技术方案包括成孔、安装模拟锚杆、注浆、张拉并锁定锚杆四个步骤。本发明的技术方案利用钢导线为钻头传递动力，利用钢导管控制钻孔方向，方便实用、可操作性强；采用注射器注浆，自制的小型应力环为锚杆施加预应力，解决了传统大体积设备无法进入狭小空间的问题，且能够准确、直观地控制预应力施加量，对具有内部空间的模型如洞室、地下厂房等尤其合适。
文档编号E02D33/00GK101487272SQ20091006425
公开日2009年7月22日 申请日期2009年2月20日 优先权日2009年2月20日
发明者刘汉东, 王四巍, 顾金才 申请人:华北水利水电学院