專利名稱：地下工程模型試驗中系統錨桿施作的定位裝置與定位方法
技術領域：
本發明涉及一種地下工程模型試驗中系統錨桿施作的定位方法與定位裝置，屬于試驗模型領域。
背景技術：
地下工程模型試驗是對地下工程進行仿真模擬，指導地下工程設計和施工的一種有效的方法和手段。地下工程模型試驗是按照相似比和相似理論將實際工程按照一定的比例縮小成一個模型，并對模型體進行相應的操作以模擬實際工程。因此，在按照相似理論進行縮小時，應盡量保重實際工程中的技術手段，例如噴射混凝土、打錨桿等能夠在模型試驗中得到體現。在地下工程模型試驗中施作系統錨桿時，將系統錨桿準確的插入到設計好的位置是試驗結果準確可靠的前提，但是由于模型的尺寸的限制以及進行模型試驗時的工具的限制，對系統錨桿的定位有一定的難度。
發明內容
本發明為克服上述現有技術的不足，提供了一種地下工程模型試驗中系統錨桿施作的定位裝置與方法，結構簡單、定位準確、操作方便、價格便宜，能夠準確高效的完成系統錨桿的梅花形布設。為實現上述目的，本發明采用下述技術方案地下工程模型試驗中系統錨桿施作的定位裝置，包括兩個由鋼帶彎成的閉合結構，一個為弓形的上臺階系統錨桿定位裝置，另一個為近橢圓形的下臺階及全斷面系統錨桿定位裝置；上臺階系統錨桿定位裝置和下臺階及全斷面系統錨桿定位裝置根據試驗設計要求可加工數量不等的系統錨桿鉆孔，本發明中上臺階系統錨桿定位裝置優選加工制作5 個定位孔，下臺階及全斷面系統錨桿定位裝置優選共加工制作7個定位孔。所述定位孔的直徑略大于鉆頭的直徑。所述的定位孔均勻布設，且在鋼帶的中心線上。用上述裝置實現地下工程模型試驗中系統錨桿施作的定位方法，其中模型試驗中隧道的開挖采用兩臺階加落底的開挖方法，上下臺階先后開挖或上下臺階同時開挖，系統錨桿定位步驟為1)上臺階第一循環開挖(為現有技術)完畢后，將上臺階系統錨桿定位裝置放入到隧道內部，選擇奇數次循環定位孔采用DS134彎角氣鉆，以垂直于鋼片的角度在每個定位孔處鉆孔，鉆孔完畢后將上臺階系統錨桿定位裝置取出，將錨桿插入到鉆好的定位孔內， 開始上臺階第二循環開挖；2)當上臺階第二循環開挖完畢后，將上臺階系統錨桿定位裝置放入到隧道內剛開挖好的部分，選擇偶數次循環定位孔采用DS134彎角氣鉆，以垂直于鋼片的角度在每個定位孔處鉆孔，鉆孔完畢后將上臺階系統錨桿定位裝置取出，將錨桿插入到鉆好的定位孔內，并開始下一循環的開挖；3)步驟1)和步驟2)交替循環進行，直到上臺階的長度達到設計的要求；4)步驟3)完成后，上下臺階同時開挖，上臺階開挖一步，下臺階同時也開挖一步， 直到隧道開挖結束；上臺階每開挖完一步即將上臺階系統錨桿定位裝置放入到隧道內部， 選擇錨桿定位孔采用DS134彎角氣鉆，以垂直于鋼片的角度在每個定位孔處鉆孔，鉆孔完畢后將上臺階系統錨桿定位裝置取出，將錨桿插入到鉆好的定位孔內，其中奇數次循環定位孔和偶數次循環定位孔交替進行選擇，以保證施作的系統錨桿成梅花狀；下臺階每開挖完一步，即將下臺階及全斷面系統錨桿定位裝置選擇下臺階定位孔(不分奇偶)采用DS134 彎角氣鉆，以垂直于鋼片的角度在每個定位孔處鉆孔，鉆孔完畢后將上臺階系統錨桿定位裝置取出，將錨桿插入到鉆好的定位孔內。鋼帶的寬度與每一個開挖進尺的距離相等為2cm。與現有技術相比，本發明具有以下優點1)制作簡單、造價低廉，適合批量生產。2)使用方便、定位準確，能夠有效改善模型試驗的試驗手段，提高試驗結果的可靠性。3)在開挖過程中，該裝置還能起到防止隧道輪廓以及掌子面超挖和欠挖的作用。
圖1上臺階系統錨桿定位裝置主視圖；圖2下臺階及全斷面系統錨桿定位裝置主視圖；圖3上臺階系統錨桿定位裝置三維圖；圖4下臺階及全斷面系統錨桿定位裝置三維圖；其中，圖1中1號、3號、5號定位孔為奇數次循環定位孔，2號、4號定位孔為偶數次循環定位孔；圖2中的a和g定位孔為下臺階定位孔。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明地下工程模型試驗中系統錨桿施作的定位裝置，包括兩個由鋼帶彎成的閉合結構，一個為弓形的上臺階系統錨桿定位裝置，另一個為近橢圓形的下臺階及全斷面系統錨桿定位裝置；上臺階系統錨桿定位裝置和下臺階及全斷面系統錨桿定位裝置根據試驗設計要求可加工數量不等的系統錨桿鉆孔。實施例地下工程模型試驗中系統錨桿施作的定位裝置，包括上臺階系統錨桿定位裝置和下臺階及全斷面系統錨桿定位裝置。上臺階系統錨桿定位裝置上布設有5個定位孔，1號、 3號、5號定位孔為奇數次循環定位孔，相鄰定位孔之間的距離為9. 6cm，2號、4號定位孔為偶數次循環定位孔，兩個定位孔之間的距離為9. 6cm，上臺階系統錨桿定位裝置輪廓尺寸與上臺階的輪廓相同；下臺階及全斷面系統錨桿定位裝置上布設有7個定位孔，輪廓尺寸與整個隧道的輪廓尺寸相同，a號、g號定位孔為下臺階定位孔，位于下臺階的中線位置。所述上臺階系統錨桿定位裝置和下臺階及全斷面系統錨桿定位裝置由2cm寬的鋼片制成。所述各定位孔的直徑略大于鉆頭的直徑，定位孔布設在鋼片的中心位置。地下工程模型試驗中系統錨桿施作的定位方法，包括以下步驟1)模型試驗中隧道的開挖采用兩臺階加落底的開挖方法，臺階長度10cm，每一循環進尺2cm，上臺階第一循環開挖完畢后，將上臺階系統錨桿定位裝置放入到隧道內部，選擇奇數次循環定位孔，1號、3號、5號定位孔采用DS134彎角氣鉆，以垂直于鋼片的角度在每個定位孔處鉆孔，鉆孔完畢后將定位裝置取出，將錨桿插入到鉆好的定位孔內，開始上臺階第二循環開挖；2)當上臺階第二循環開挖完畢后，將定位裝置放入到隧道內剛開挖好的部分選擇偶數次循環定位，2號和4號定位孔采用DS134彎角氣鉆，以垂直于鋼片的角度在每個定位孔處鉆孔，鉆孔完畢后將上臺階系統錨桿定位裝置取出，將錨桿插入到鉆好的定位孔內，并開始下一循環的開挖；3)按照步驟1)和步驟2)所述的方法循環交替，共進行5個循環進尺，進行上臺階系統錨桿的施作，直到上臺階的長度達到設計的要求。4)步驟3)完成后，上下臺階同時開挖，上臺階開挖一步，下臺階同時也開挖一步直到隧道開挖結束。上臺階每開挖完一步即將上臺階系統錨桿定位裝置放入到隧道內部， 選擇錨桿定位孔采用DS134彎角氣鉆，以垂直于鋼片的角度在每個定位孔處鉆孔，鉆孔完畢后將上臺階系統錨桿定位裝置取出，將錨桿插入到鉆好的定位孔內，其中1號、3號、5號定位孔和2號、4號定位孔交替進行選擇，以保證施作的系統錨桿成梅花狀；下臺階每開挖完一步，即將下臺階及全斷面系統錨桿定位裝置選擇a和g定位孔，采用DS134彎角氣鉆， 以垂直于鋼片的角度在每個定位孔處鉆孔，鉆孔完畢后將上臺階系統錨桿定位裝置取出， 將錨桿插入到鉆好的定位孔內。
權利要求
1.地下工程模型試驗中系統錨桿施作的定位裝置，其特征是，包括兩個由鋼帶彎成的閉合結構，一個為弓形的上臺階系統錨桿定位裝置，另一個為近橢圓形的下臺階及全斷面系統錨桿定位裝置；上臺階系統錨桿定位裝置和下臺階及全斷面系統錨桿定位裝置上設有多個定位孔。
2.根據權利要求1所述的地下工程模型試驗中系統錨桿施作的定位裝置，其特征是， 上臺階系統錨桿定位裝置上有5個定位孔，下臺階及全斷面系統錨桿定位裝置上有7個定位孔。
3.根據權利要求1或2所述的地下工程模型試驗中系統錨桿施作的定位裝置，其特征是，所述定位孔的直徑略大于鉆頭的直徑。
4.根據權利要求1或2所述的地下工程模型試驗中系統錨桿施作的定位裝置，其特征是，所述的定位孔均勻布設，且在鋼帶的中心線上。
5.用權利要求1所述的裝置實現地下工程模型試驗中系統錨桿施作的定位方法，采用兩臺階加落底的開挖方法，上下臺階先后開挖或上下臺階同時開挖，其特征是，系統錨桿定位步驟為1)上臺階第一循環開挖完畢后，將上臺階系統錨桿定位裝置放入到隧道內部，選擇奇數次循環定位孔采用彎角氣鉆，以垂直于鋼片的角度在每個定位孔處鉆孔，鉆孔完畢后將上臺階系統錨桿定位裝置取出，將錨桿插入到鉆好的定位孔內，開始上臺階第二循環開挖；2)當上臺階第二循環開挖完畢后，將上臺階系統錨桿定位裝置放入到隧道內剛開挖好的部分，選擇偶數次循環定位孔采用彎角氣鉆，以垂直于鋼片的角度在每個定位孔處鉆孔， 鉆孔完畢后將上臺階系統錨桿定位裝置取出，將錨桿插入到鉆好的定位孔內，并開始下一循環的開挖；3)步驟1)和步驟2)交替循環進行，直到上臺階的長度達到設計的要求；4)步驟3)完成后，上下臺階同時開挖，上臺階開挖一步，下臺階同時也開挖一步，直到隧道開挖結束；上臺階每開挖完一步即將上臺階系統錨桿定位裝置放入到隧道內部，選擇錨桿定位孔采用彎角氣鉆，以垂直于鋼片的角度在每個定位孔處鉆孔，鉆孔完畢后將上臺階系統錨桿定位裝置取出，將錨桿插入到鉆好的定位孔內，其中奇數次循環定位孔和偶數次循環定位孔交替進行選擇，以保證施作的系統錨桿成梅花狀；下臺階每開挖完一步，即將下臺階及全斷面系統錨桿定位裝置選擇下臺階定位孔采用彎角氣鉆，以垂直于鋼片的角度在每個定位孔處鉆孔，鉆孔完畢后將上臺階系統錨桿定位裝置取出，將錨桿插入到鉆好的定位孔內。
全文摘要
本發明涉及地下工程模型試驗中系統錨桿施作的定位裝置與定位方法，裝置包括兩個由鋼帶彎成的閉合結構，一個為弓形的上臺階系統錨桿定位裝置，另一個為近橢圓形的下臺階及全斷面系統錨桿定位裝置；上臺階系統錨桿定位裝置和下臺階及全斷面系統錨桿定位裝置上設有多個定位孔。本發明使用方便、定位準確，能夠有效改善模型試驗的試驗手段，提高試驗結果的可靠性。
文檔編號E21D20/00GK102261256SQ201110226549
公開日2011年11月30日 申請日期2011年8月9日 優先權日2011年8月9日
發明者劉欽, 李利平, 李文婷, 李術才, 胡聰, 趙巖 申請人:山東大學