本實用新型涉及一種錨桿力學效果演示裝置，尤其是能夠演示錨桿的錨固力學作用機理的演示裝置，屬于教學輔助設備技術領域。

背景技術：

錨桿是錨固在巖體內維護圍巖穩(wěn)定的桿狀結構物。對地下工程的固巖以錨桿作為支護系統(tǒng)的主要構件，就形成錨桿支護系統(tǒng)。錨桿將巷道的圍巖加固在一起，使圍巖自身支護自身?，F(xiàn)在錨桿不僅用于礦山，也用于工程技術中，對邊坡、隧道、壩體等主體進行加固。錨桿作為地下工程和巖石邊坡的主要支護形式之一，對土木工程穩(wěn)定性的維護起著重要作用，尤其是在節(jié)理裂隙巖體中，錨桿對巖體的加固作用十分明顯。

目前國內外對于錨桿的支護理論研究主要采用傳統(tǒng)的懸吊、組合梁、組合拱三大理論，各自從不同角度不同條件闡述錨桿支護的作用機理。

目前國內外無論是采用以上幾種理論的任何一種理論研究，但在演示錨桿的支護作用效果及原理做的研究比較少，演示以上三種理論的裝置還很少見。在過去的教學中，由于受實際巖土工程中，巖層的不可視性影響，錨桿作用的作用機理不可能直觀的展示出來，教學過程中缺乏錨桿受力特點的演示實驗，教師只能根據教科書上的部分圖形對復雜的受力進行講解，學生缺乏直觀的感性認識，特別是很難對錨桿錨固力學作用機理有直觀認識，從而影響學生對錨桿的受力特性進行深入全面學習和正確應用。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型針對上述現(xiàn)有技術存在的問題及不足，本實用新型提供一種錨桿力學效果演示裝置，用于解決實際巖土工程中錨桿錨固作用不易演示的問題，可以明確的展示出錨桿的錨固作用機理，從而使學生對錨桿錨固力學作用機理有直觀認識。本發(fā)明所采用的技術方案為：

本實用新型所采用的技術方案為：

本實用新型的工作原理是：

通過該裝置可演示拱在以下兩種不同原理作用下的錨桿錨固作用機理：

a擠壓加固作用：錨桿受力后，在周圍一定范圍內形成壓縮區(qū)。將錨桿以適當的方式排列，使相鄰錨桿各自形成的壓縮區(qū)相互重疊形成壓縮帶。壓縮帶內的松動地層通過錨桿加固，整體性增強，承載能力提高。

b組合梁作用：錨桿插入地層內一定深度后，在錨固力作用下的地層間相互擠壓，層間摩阻力增大，內應力和撓度大為減小，相當于將簡單疊合的數層梁變成組合梁。組合梁的抗彎剛度和強度大為提高，從而增強了地層的承載能力。錨桿提供的錨固力愈大，作用愈明顯。

c懸吊作用：錨桿穿過軟弱、松動、不穩(wěn)定的巖土體，錨固在深盡穩(wěn)定的巖土體上，提供足夠的拉力，克服滑落巖土體的自重和下滑力，防止洞壁滑移、塌落。

一種錨桿力學效果演示裝置，包括底座及設置在底座上的邊框演示箱，邊框演示箱由若干個邊框組成，邊框演示箱的頂端和底端均為開口結構，邊框演示箱的下部外側設置有用于安裝底模板的圍框，底模板通過底模板螺柱與支架座連接。底模板有均勻布置的孔口，錨桿一端放置托盤和螺母，將該端放置于底模板的上方。

由于采用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是所取得的有益效果為：

本發(fā)明組裝簡單，可視化效果好，可通過該裝置結構簡單，操作方便，可以很好地演示錨桿的懸吊作用、擠壓加固作用和組合拱作用，尤其是對于初次接觸錨桿的,可以快速理解錨桿支護機理?？朔艘酝^桿模擬試驗錨固效果過程不明顯，試驗模型制備困難等缺點。

附圖說明

圖1為本實用新型裝置結構示意圖。

圖2為本實用新型中的實驗實例1示意圖。

圖3為本實用新型中的實驗實例2示意圖。

圖4本實用新型中邊框單元的結構示意圖。

其中，

1、底座 2、邊框演示箱 3、邊框單元 4、底模板 5、頂模板 6、外伸板螺栓 7、碎石塊 8、錨桿 9、托盤 10、托盤螺母

具體實施方式

下面結合附圖和具體的實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本實用新型并不限于這些實施例。

如圖1至圖3所示，一種錨桿力學效果演示裝置，包括底座及設置在底座上的邊框演示箱2，邊框演示箱2內的材料依據物理相似性采用一定粒徑的碎石塊等近似模擬巖層，邊框演示箱2可由若干個邊框單元組成，每個邊框單元內徑為100cm*100cm，外徑尺寸為101cm*101cm，其內部剖面如圖2所示，邊框單元3間通過卡槽相互連接，所述的邊框演示箱可為鋼板或有機玻璃板。

所述底座包括支腿101、底座框架102和底座框架外伸板103，4個支腿101分別焊接在水平的底座框架102上,底座框架102與底座框架外伸板103的剖面如圖2所示，呈倒“T”形結構。

所述的底座框架外伸板103寬度為5cm且為沿底座框架102四個周邊布置，均勻布置數個內徑為10mm的螺孔。

所述的底座框架外伸板103、底座框架102為鋼板材料。

所述的支腿101為方鋼制成的60*60*60mm的長方體，支腿101下部裝有用于穩(wěn)定的平板。

所述的托盤螺母10選用帶墊圈組合螺母。

所述的底模板4的尺寸為100cm*100cm，有均勻布設15cm*15cm的孔口，開設的一排排的孔口與錨桿8相適配，孔口直徑小于托盤螺母10的墊圈直徑，且大于螺母的直徑，各錨桿的一端螺柱置于與之相對應的孔口內。

所述錨桿8桿體兩端為均有10cm的螺柱，桿體長度為40cm，直徑為10mm，錨桿上下兩端的都可安設托盤，擰螺母。

所述的頂模板5的尺寸大于底模板4的尺寸，尺寸為101cm*101cm，有均勻布設15cm*15cm的孔口，開設的一排排的孔口與錨桿8相適配，孔口直徑小于托盤螺母10的墊圈直徑，且大于螺母的直徑，各錨桿的一端螺柱置于與之相對應的孔口內。

所述碎石塊7選用大小30mm～50mm，有一定的棱角為宜。

為了保證使用效果，所述的底模板4和頂模板5平行布設時，板中心位于同一垂線時，各孔口相對應。

所述的托盤9形狀為圓環(huán)狀鋼板，托盤9內徑尺寸為12mm，尺寸為外徑50mm，厚度為3mm。

所述的底模板4和頂模板5為具有一定強度的鋼板或木板。

下面結合附圖和具體實施例，對本實用新型作進一步說明。

實施例1：本實用新型的設備安裝步驟為:

（1）將托盤放置入錨桿8一端，擰上托盤螺母10；

（2）將底模板4與底座1上的底座框架外伸板103通過螺栓連接固定在邊框底部，將步驟（1）中準備好的錨桿的一端，置于底板的螺母孔中；

（3）放置碎石塊7，用來模擬碎裂巖體，碎石塊應分層鋪設碎石塊，每層約10cm，分3～4層鋪設，分層用鐵錘等扎實，隨鋪設巖層高度的增加，逐步放置邊框單元；

（4）在鋪設完成后的碎石塊上部剩余的錨桿上部加托盤9和托盤螺母10，將上部及底部托盤螺母擰緊，使錨桿頭部墊片與底板保持緊密，模擬“錨固”過程；

（5）撤去底模板4，會發(fā)現(xiàn)有少量碎石跌落，大部分碎石在“錨固力”的作用下，保持穩(wěn)定。

實施例2：本實用新型的設備安裝步驟為:

（1）將托盤放置入錨桿8一端，擰上托盤螺母10；

（2）將底模板4與底座1上的底座框架外伸板103通過螺栓連接固定在邊框底部，將步驟（1）中準備好的錨桿的一端，置于底板的螺母孔中；

（3）放置碎石塊7，用來模擬碎裂巖體，碎石塊應分層鋪設碎石塊，每層約10cm，分3～4層鋪設，分層用鐵錘等扎實，隨鋪設巖層高度的增加，逐步放置邊框單元；

（4）與 實施例1不同的是：選用的錨桿長度略長，在鋪設完成一定厚度的碎石塊上，不再鋪設巖塊，但繼續(xù)添加3個邊框單元，放置頂模板5，且將錨桿上部桿體放置到頂模板5預留設的孔口中，在頂模板5上部加托盤9和托盤螺母10；

（5）在碎石塊中注入一定量的水泥漿液，待水泥漿液初步凝固后撤去底模板4，會發(fā)現(xiàn)有少量碎石跌落，大部分碎石在“懸吊”的作用下，保持穩(wěn)定。

本實用新型中未述及的部分采用或借鑒已有技術即可實現(xiàn)。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型的精神所作的舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。