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专利名称：一种地下工程模型试验用锚杆测力计及测力方法
技术领域：
本发明涉及一种模型试验技术，尤其涉及一种地下工程模型试验用锚杆测力计及测力方法。
背景技术：
地质力学模型试验是根据相似理论将实际工程转换为室内模型进行试验模拟，其有利于在复杂的试验过程中突出主要矛盾，便于把握、发现现象的内在联系，其中，地下工程模型试验是对隧道、煤巷等地下工程进行仿真模拟，指导地下工程设计和施工的一种有效方法和手段。在地下工程模型试验中，洞室开挖后，需要模拟洞室的支护如模拟锚杆支护，目前，模型试验中锚杆的模拟技术逐渐趋于成熟，但对于锚杆的受力监测缺乏有效手 段，难以对模型试验施工模拟过程中锚杆支护构件的支护状况进行深入的分析。

发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便的地下工程模型试验用锚杆测力计，以解决模型试验中锚杆的受力监测问题。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案
一种地下工程模型试验用锚杆测力计，其主体为合金圆管，合金圆管上设置有两个相对圆心对称的锚杆孔，在两锚杆孔之间的圆管上固定有电阻应变传感器，在电阻应变传感器上有导线与其连接。所述合金圆管外管壁光滑。根据模型试验中锚杆的受力大小比选材料，所述合金圆管所选的金属材料能够保证测力计使用时合金圆管变形不超出弹性阶段。一种地下工程模型试验用锚杆测力方法，包括如下步骤
(1)安装；地下工程模型试验用锚杆测力计使用时，将其套在锚杆上，并且夹在锚杆上的两个托盘之间；
(2)标定；在应用到模型试验前进行，将测力计固定在一个带圆孔的钢制平台上，锚杆穿过圆孔，电阻应变传感器通过导线接到电阻应变仪上，然后使锚杆穿过圆孔一端受一定大小的拉力并逐步增加，同时通过电阻应变仪测量得到电阻应变传感器对应应变值，最终得到锚杆受力-测力计应变的关系曲线；
(3)模型试验应用；将已装配测力计的锚杆打入模型中，其中一个托盘与模型表面接触，支护时测力计受挤压产生应变，通过电阻应变仪测量得到其应变值，再对照标定得到的锚杆受力-测力计应变关系曲线从而得到锚杆受力。所述步骤(2)中，锚杆所受拉力控制在一定范围内，该范围应保证测力计合金圆管变形不超出弹性阶段。本发明解决了模型试验中锚杆受力监测的问题，其有益效果是
(1)制作简单，成本低，能满足模型试验批量生产使用的要求；
(2)使用方便，能较为准确地对模型试验过程中锚杆的受力变化进行测测试；(3)该发明可广泛应用于水利、交通、矿山等地下工程领域的地质力学模型试验研究。


图I为本发明的正视图。图2为本发明的侧视图。图3为本发明的标定测试示意图。图4为本发明的使用示意图。图例说明1 一合金圆管；2—电阻应变传感器；3—导线；4一锚杆孔；5—锚杆；6一托盘；7—螺母；8 —电阻应变仪；9一钢制平台；10—圆孔；11 一模型体。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明做进一步详细说明。图I-图2中，本实施例的地下工程模型试验用锚杆测力计，其主体为合金圆管1，合金圆管I上设置有两个相对圆心对称的锚杆孔4，在两锚杆孔4之间的圆管上固定有电阻应变传感器2，在电阻应变传感器2上有导线3与其连接，所述合金圆管I的外管壁光滑。根据模型试验中锚杆的受力大小比选材料，所述合金圆管I所选的金属材料能够保证测力计使用时合金圆管I变形不超出弹性阶段。图3-图4中，地下工程模型试验用锚杆测力计工作步骤如下
(1)安装；地下工程模型试验用锚杆测力计使用时，将其套在锚杆5上，并且夹在锚杆5上的两个托盘6之间，用螺母7紧固；
(2)标定；在应用到模型试验前进行，将测力计固定在一个带圆孔的钢制平台9上，锚杆5穿过圆孔10，电阻应变传感器2通过导线3接到电阻应变仪8上，然后使锚杆5穿过圆孔10 —端受一定大小的拉力并逐步增加，同时通过电阻应变仪8测量得到电阻应变传感器2对应应变值，最终得到锚杆受力-测力计应变的关系曲线，其中，锚杆5所受拉力控制在一定范围内，保证测力计合金圆管I变形不超出弹性阶段；
(3)模型试验应用；将已装配测力计的锚杆5打入模型体11中，其中一个托盘6与模型体11表面接触，支护时测力计受挤压产生应变，通过电阻应变仪8测量得到其应变值，再对照标定得到的锚杆受力-测力计应变关系曲线从而得到锚杆受力。由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
权利要求
1.一种地下工程模型试验用锚杆测力计，其主体为合金圆管，其特征是，合金圆管上设置有两个相对圆心对称的锚杆孔，在两锚杆孔之间的圆管上固定有电阻应变传感器，在电阻应变传感器上有导线与其连接。
2.如权利要求I所述的地下工程模型试验用锚杆测力计，其特征是，所述合金圆管外管壁光滑。
3.如权利要求I所述的地下工程模型试验用锚杆测力计，其特征是，根据模型试验中锚杆的受力大小比选材料，所述合金圆管所选的金属材料能够保证测力计使用时合金圆管变形不超出弹性阶段。
4.如权利要求I所述的地下工程模型试验用锚杆测力方法，包括如下步骤 (1)安装；测力计使用时，将其套在锚杆上，并且夹在锚杆上的两个托盘之间； (2)标定；在应用到模型试验前进行，将测力计固定在一个带圆孔的钢制平台上，锚杆穿过圆孔，电阻应变传感器通过导线接到电阻应变仪上，然后使锚杆穿过圆孔一端受一定大小的拉力并逐步增加，同时通过电阻应变仪测量得到电阻应变传感器对应应变值，最终得到锚杆受力-测力计应变的关系曲线； (3)模型试验应用；将已装配测力计的锚杆打入模型中，其中一个托盘与模型表面接触，支护时测力计受挤压产生应变，通过电阻应变仪测量得到其应变值，再对照标定得到的锚杆受力-测力计应变关系曲线从而得到锚杆受力。
5.如权利要求4所述的地下工程模型试验用锚杆测力方法，其特征是，所述步骤(2)中，，锚杆所受拉力控制在一定范围内，该范围应保证测力计合金圆管变形不超出弹性阶段。
全文摘要
本发明公开了一种地下工程模型试验用锚杆测力计及测力方法，其主体为合金圆管，合金圆管上设置有两个相对圆心对称的锚杆孔，在两锚杆孔之间的圆管上固定有电阻应变传感器，在电阻应变传感器上有导线与其连接。本发明解决了模型试验中锚杆受力监测的问题，具有制作简单、成本低、使用方便的优点，可广泛应用于水利、交通、矿山等地下工程领域的地质力学模型试验研究。
文档编号G01L1/22GK102706492SQ201210221070
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者张波, 李为腾, 李智, 李术才, 王德超, 王洪涛, 王 琦 申请人:山东大学