基于剪切试验的锚杆处理方法、装置及电子设备

技术领域

本申请涉及锚固测量技术领域，尤其涉及一种基于剪切试验的锚杆处理方法、装置及电子设备。

背景技术

锚杆通常由钢筋和注浆材料组成，注浆材料通过注入钻孔中，形成与围岩紧密结合的固定体系，锚杆在承担荷载的过程中，主要靠锚杆－砂浆界面，砂浆-围岩界面的摩擦力来传递和分担荷载，从而提供支护和稳定作用，目前测定锚杆锚固效果的方法主要有锚杆拉拔试验和锚杆-砂浆界面剪切试验。

然而，目前的实验方法聚焦于锚杆静载拉拔失效的研究，但锚杆在支护过程中，受爆破、地震等动载影响，会损坏锚固段的锚固材料-锚杆界面，造成不可逆的影响。

因而，亟需研发一种基于剪切试验的锚杆处理方法解决上述存在的一个或多个问题。

发明内容

鉴于此，为解决上述技术问题或部分技术问题，本发明实施例提供一种基于剪切试验的锚杆处理方法、装置及电子设备。

第一方面，本申请提供了一种基于剪切试验的锚杆处理方法，所述方法包括：

获取锚杆设定的第一剪切试验数据，所述第一剪切试验数据包括多个不同类型的剪切影响参数；

基于所述第一剪切试验数据，确定所述锚杆在剪切试验中对应的能量分析指标和强度分析指标；

根据所述能量分析指标和强度分析指标，确定所述第一剪切试验数据中的目标剪切影响参数；

根据所述目标剪切影响参数确定所述锚杆的优化处理策略。

在一个可能的实施方式中，所述基于所述第一剪切试验数据，确定所述锚杆在剪切试验中对应的能量分析指标和强度分析指标，包括：

根据所述第一剪切试验数据设定剪切对照数据；

获取符合所述剪切对照数据的锚杆作为对照锚杆；

分别对所述锚杆与所述对照锚杆进行剪切试验，得到第一剪切数据与第二剪切数据，所述第一剪切数据包括第一能量数据与第一强度数据，所述第二剪切数据包括第二能量数据与第二强度数据；

根据剪切试验中所述锚杆对应的第一能量数据与所述对照锚杆对应的第二能量数据，得到所述锚杆的能量分析指标；

根据剪切试验中所述锚杆对应的第一强度数据与所述对照锚杆对应的第二强度数据，得到所述锚杆的强度分析指标。

在一个可能的实施方式中，所述第一能量数据包括所述锚杆在剪切试验中对应的第一能量吸收量，所述第二能量数据包括所述对照锚杆在剪切试验过程中对应的第二能量吸收量；

所述根据剪切试验中所述锚杆对应的第一能量数据与所述对照锚杆对应的第二能量数据，得到所述锚杆的能量分析指标，包括：

根据所述第一能量吸收与第二能量吸收量得到所述锚杆对应的能量分析指标。

在一个可能的实施方式中，所述第一强度数据包括所述锚杆在剪切试验中对应的第一剪切强度、第二剪切强度、以及第一裂纹数，所述第二强度数据包括所述对照锚杆在剪切试验中对应的第三剪切强度、第四剪切强度、以及第二裂纹数；

所述根据剪切试验中所述锚杆对应的第一强度数据与所述对照锚杆对应的第二强度数据，得到所述锚杆的强度分析指标，包括：

调用强度分析指标计算公式，基于所述第一剪切强度、第二剪切强度、第一裂纹数、第三剪切强度、第四剪切强度、以及第二裂纹数确定所述锚杆的强度分析指标；

其中，所述强度分析指标计算公式包括：

；

所述

在一个可能的实施方式中，所述根据所述能量分析指标和强度分析指标，确定所述第一剪切试验数据中的目标剪切影响参数，包括：

获取所述剪切影响参数的能量分析指标和强度分析指标，将所述剪切影响参数、以及对应的能量分析指标和强度分析指标输入至权重系数分析方程组，计算所述剪切影响参数的权重系数；

根据第一剪切试验数据中各剪切影响参数的权重系数，确定目标剪切影响参数；

其中，所述权重系数分析方程组包括：

；

所述

在一个可能的实施方式中，所述根据第一剪切试验数据中各剪切影响参数的权重系数，确定目标剪切影响参数，包括：

根据所述第一剪切试验数据中各剪切影响参数的权重系数，确定第一权重阈值；

在所述剪切影响参数的权重系数大于第一权重阈值的情况下，将所述剪切影响参数作为目标剪切影响参数。

在一个可能的实施方式中，所述根据所述目标剪切影响参数确定所述锚杆的优化处理策略，包括：

对所述第一剪切试验数据中的目标剪切影响线参数进行调整处理，并获取调整后的剪切试验数据对应的锚固分析指标；

获取调整处理过程中所述目标剪切数影响参数与所述锚固分析指标的对应关系；

基于预设优化条件调整所述目标剪切影响参数，确定所述锚杆的优化处理策略。

在一个可能的实施方式中，所述基于预设优化条件调整所述目标剪切影响参数，确定所述锚杆的优化处理策略，包括：

调整所述目标剪切影响参数，并根据调整后的目标剪切影响参数生成第二剪切试验数据；

基于所述第二剪切试验数据，确定所述锚杆在剪切试验中对应的锚固分析指标；

判断所述锚固分析指标是否满足所述预设优化条件；

在所述锚固分析指标满足所述预设优化条件的情况下，根据所述第二剪切试验数据制定所述锚杆的优化处理策略；

在所述锚固分析指标不满足所述预设优化条件的情况下，重新执行调整所述目标剪切影响参数的步骤。

第二方面，本申请提供了一种基于剪切试验的锚杆处理装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取所述锚杆设定的第一剪切试验数据，所述第一剪切试验数据包括多个不同类型的剪切影响参数；

第一确定模块，用于基于所述第一剪切试验数据，确定所述锚杆在剪切试验中对应的能量分析指标和强度分析指标；

第二确定模块，用于根据所述能量分析指标和强度分析指标，确定所述第一剪切试验数据中的目标剪切影响参数；

优化模块，用于根据所述目标剪切影响参数确定所述锚杆的优化处理策略。

第三方面，本申请提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面任一项实施例所述的基于剪切试验的锚杆处理方法的步骤。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本申请实施例提供的方法通过剪切试验来代替锚杆拉拔试验可以详细观测锚杆拉拔过程中裂缝的发展过程，此外剪切试验有利于边界条件的施加，有助于更真实的模拟真实环境下锚杆的受力状态，通过能量角度去探究不同锚杆肋轮廓和边界条件下的剪切性能，更综合的角度去探究剪切性能，通过正交试验方案研究多因素多水平的剪切试验，实现动载对剪切试验影响的研究。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本申请实施例提供的一种基于剪切试验的锚杆处理方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种基于剪切试验的锚杆处理方法的步骤示意图；

图3为本申请实施例提供的一种基于剪切试验的锚杆处理装置的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的动静载组合剪切仪的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的动静载组合剪切仪的动载结构示意图；

图6为本申请实施例提供的应用于动静载组合剪切仪的剪切试样示意图；

图7为本申请实施例提供的剪切试验过程中能量吸收曲线的示意图；

图8为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

附图标记说明：

101、电磁铁；102、加速器；103、锁紧夹具；104、子弹；105、加速轨道；106、减速装置；107、垂直向液压缸；108、第一进油口；109、垂直加压头；110、水平向液压缸；111、第二进油口；112、水平反力压头；113、刚性框架；114、剪切模具；115、基座；116、锚固材料；117、钢块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

为了解决现有技术中仅以峰值锚固强度这一个指标作为评判锚固效果的标准，但锚杆峰值强度处位移和峰后强度更能反映整个拉拔过程中的锚固情况，且目前的实验方法聚焦于锚杆静载拉拔失效的研究，但锚杆在支护过程中，受爆破、地震等动载影响，会损坏锚固段的锚固材料-锚杆界面，造成不可逆的影响的技术问题，本申请提供了一种基于剪切试验的锚杆处理方法、装置及电子设备，能实现对锚固强度评价指标进行完善，有利于锚杆支护设计，通过能量角度去探究不同锚杆肋轮廓和边界条件下的剪切性能，更综合的角度去探究剪切性能，通过正交试验方案研究多因素多水平的剪切试验，实现动载对剪切试验影响的研究。

图1为本申请实施例提供的一种基于剪切试验的锚杆处理方法的流程示意图，如图1所示，该方法具体包括：

S101、获取锚杆设定的第一剪切试验数据，所述第一剪切试验数据包括多个不同类型的剪切影响参数；

在本实施例中，需要根据以往实验数据及理论分析确定各剪切影响参数的取值范围，进而确定正交试验方案中各因素的水平；然后根据正交实验表进行组合，设计正交实验方案，通过剪切试验来代替锚杆拉拔试验可以详细观测锚杆拉拔过程中裂缝的发展过程，此外剪切试验有利于边界条件的施加，有助于更真实的模拟真实环境下锚杆的受力状态。

具体的，当所述实验目的是为评价剪切强度时，所述各参数为多个不同类型的剪切影响参数，包括肋轮廓参数：肋面角、肋高、肋倾斜角和肋间距。当所述实验目的是为评价砂浆对剪切强度的影响时，所述各参数为除肋轮廓参数外，还包括边界条件参数：砂浆强度，当所述实验目的是为评价边界条件对剪切的影响时，还包括边界条件参数：初始围压大小与围岩刚度，为解决边界处肋在剪切过程中的影响，考虑合理增大边界肋距边缘长度。

具体试验过程中，进行锚杆-砂浆剪切试验的被测试件是根据现场锚杆锚固段特征进行简化而形成的实验模型，首先制作代表锚杆的钢块，在钢块表面根据所述正交实验方案预制肋轮廓。在预制好肋轮廓的钢块上方浇筑用以代表注浆体材料的砂浆，浇筑完成后，取下砂浆并在恒温恒湿养护箱中养护3d。在不同的所述被测试件中，预置不同肋高、肋间距、肋面角、肋倾斜角的预制模具浇筑形成具有不同肋轮廓的剪切试样。去探究肋轮廓对锚固效果的影响。此外，考虑不同砂浆的影响，在不同肋轮廓的基础上，浇筑不同强度的砂浆。为解决边界处肋在剪切过程中的影响，设计了两端肋距边界不同长度的剪切试样。而实验过程中的边界条件主要是不同的初始围压，以及不同的加载方式，恒定法向刚度和恒定法向荷载。为便于分析结果，考虑不同肋轮廓影响以及参考之前实验结果，设置剪切位移达到15mm时停止剪切。

S102、基于所述第一剪切试验数据，确定所述锚杆在剪切试验中对应的能量分析指标和强度分析指标；

在本实施例中，为研究肋轮廓参数与边界条件参数对吸能的影响，设置第一剪切试验数据对应的标准组，以及根据第一剪切试验中的一个或多个剪切影响参数设定的对照组，分别对不同剪切影响参数对应的标准组和对照组对应的锚杆进行锚杆-砂浆剪切试验，分析标准组与对照组试验后对能量参数与强度参数的变化，对应得到不同剪切影响参数对应的能量分析指标和强度分析指标。

具体的，将剪切面无凹凸的剪切试样和以标准砂浆强度、最小围压、恒定法向荷载作为边界条件的原始轮廓剪切试样作为标准组。将含有肋轮廓参数：肋高、肋倾斜角、肋面角和肋间距、以及边界条件参数：初始围压、砂浆强度、围岩刚度中的一个或多个因素的试验方案视为对照组，进行相应的对比分析，得到剪切影响参数能量吸收量的变化规律，进而得到对应的能量分析指标。对剪切影响参数做单因素或者多因素交互作用的更多水平的锚杆-砂浆剪切试验，获取各所述重要影响因素不同水平与强度分析指标的对应关系拟合曲线或数学表达式，进而得到对应的强度分析指标。

S103、根据所述能量分析指标和强度分析指标，确定所述第一剪切试验数据中的目标剪切影响参数；

在本实施例中，第一剪切试验数据中的不同剪切影响参数对能量吸收的过程或者强度的影响重要程度不同，优化锚杆的过程中仅需要对剪切影响参数中的重要影响参数进行调整，即可达到锚杆的优化，无需对锚杆中的每个剪切影响参数进行不同的调整，解决调整过程中多次试验对资源的浪费，提高锚杆优化效率。

具体的，通过试验数据分析各剪切影响参数的重要程度，从而确定工程实施时需要调整的目标剪切影响参数。

进一步的，根据第一剪切试验数据中不同剪切影响参数对应的能量分析指标和强度分析指标，进而获得不同剪切影响参数和分析指标之间的对应关系，通过对应关系从剪切影响参数中确定重要影响参数作为目标剪切影响参数。

S104、根据所述目标剪切影响参数确定所述锚杆的优化处理策略。

在本实施例中，确定目标剪切影响参数后，通过调整目标剪切影响参数实现锚杆的优化，在每次参数调整后，判断调整后的参数是否满足预设优化条件，在满足优化条件的情况下，获取目标剪切影响参数的调整过程，并根据具体的调整过程确定优化处理策略。

本实施例提供的基于剪切试验的锚杆处理方法，首先确定锚杆-砂浆界面剪切的各剪切影响参数，设计试验方案，制备对照组锚杆，对所述锚杆和对照组锚杆进行剪切试验，在试验过程中，利用监测系统对所述被测试件进行监测，记录锚杆-砂浆界面整个剪切过程；利用锚杆-砂浆界面剪应力-位移曲线分析对比组与标准组的能量吸收量，建立能量分析指标；从吸能角度分析各因素对锚杆锚固效果的影响规律，并指导锚杆轮廓的设计和实施，获取锚杆各剪切影响参数对应的能量分析指标和强度分析指标，根据指标进行深入统计分析，获取各影响参数的重要程度，获取剪切影响参数中重要的影响参数作为目标剪切影响参数，通过调整目标剪切影响参数设计具体的锚杆优化处理策略。该处理方法，通过剪切试验来代替锚杆拉拔试验实现详细观测锚杆拉拔过程中裂缝的发展过程，此外剪切试验有利于边界条件的施加，有助于更真实的模拟真实环境下锚杆的受力状态。通过正交试验方案来研究该多因素多水平的剪切试验，大大减少了工作量。此外，通过正交试验方案研究多因素多水平的剪切试验，实现动载对剪切试验影响的研究。

在本发明实施例的一可选方案中，所述基于所述第一剪切试验数据，确定所述锚杆在剪切试验中对应的能量分析指标和强度分析指标，包括：

根据所述第一剪切试验数据设定剪切对照数据；

获取符合所述剪切对照数据的锚杆作为对照锚杆；

在本实施例中，为探究肋轮廓对吸能和锚固强度的影响，获取锚杆剪切影响参数的能量分析指标和强度分析指标，将剪切面无凹凸的剪切试样和以标准砂浆强度、最小围压、恒定法向荷载作为边界条件的原始轮廓剪切试样作为标准组，首先将含有肋高、肋倾斜角、肋面角和肋间距中的一个或多个因素的试验方案视为对照组，分别对肋高、肋倾斜角、肋面角和肋间距进行相应的统计分析，获得剪切试样中肋高、肋间距、肋面角、肋倾斜角对能量吸收量的变化规律，为获得砂浆强度、围压和刚度对剪切试样吸能的影响，设置以锚杆轮廓为原型设计的剪切试样，以最低砂浆强度、最小围压和恒定法向荷载作为边界条件的试验方案作为标准组，将含有不同边界条件的作为对照组，根据标准组与对照组试验数据的分析得到锚杆的能量分析指标和强度分析指标。

分别对所述锚杆与所述对照锚杆进行剪切试验，得到第一剪切数据与第二剪切数据，所述第一剪切数据包括第一能量数据与第一强度数据，所述第二剪切数据包括第二能量数据与第二强度数据；

在本实施例中，利用监测系统对所述被测试件进行监测，记录锚杆-砂浆界面整个剪切过程，分别获取标准组与对照组在剪切试验过程中的能量数据与强度数据。

具体的，在剪切过程中，采用的监测措施主要有CCD摄像机、以及剪切仪本身的监测措施，CCD摄像机具有可靠性高、灵敏度高、抗强光、抗震动、抗磁场、图像清晰、操作简便等优点。

根据剪切试验中所述锚杆对应的第一能量数据与所述对照锚杆对应的第二能量数据，得到所述锚杆的能量分析指标；

在本实施例中，利用锚杆-砂浆界面剪应力-位移曲线分析对比组与标准组的能量吸收量，建立能量分析指标。

根据剪切试验中所述锚杆对应的第一强度数据与所述对照锚杆对应的第二强度数据，得到所述锚杆的强度分析指标。

在本实施例中，利用CCD摄像机可以详细观测到剪切过程中砂浆表面裂缝的发展过程，剪切设备自带的监测措施主要包括法向位移、法向力、水平位移和剪应力，监测剪切过程中水平与法向力的变化情况，进而建立强度分析指标。

图7为本申请实施例提供的剪切试验过程中能量吸收曲线的示意图，如图7所示，所述第一能量数据包括所述锚杆在剪切试验中对应的第一能量吸收量，所述第二能量数据包括所述对照锚杆在剪切试验过程中对应的第二能量吸收量；

需要说明的是，能量吸收量为荷载-位移曲线中起始至峰后剪切强度的积分面积。

所述根据剪切试验中所述锚杆对应的第一能量数据与所述对照锚杆对应的第二能量数据，得到所述锚杆的能量分析指标，包括：

根据所述第一能量吸收与第二能量吸收量得到所述锚杆对应的能量分析指标。

在本实施例中，标准组的能量吸收量为

其中，

注：

为获得砂浆强度、围压和刚度对剪切试样吸能的影响，设置以锚杆轮廓为原型设计的剪切试样，以最低砂浆强度、最小围压和恒定法向荷载作为边界条件的试验方案作为标准组，将含有不同边界条件的作为对照组，能量吸收量计算同上，能量分析指标等于对照组与标准组吸收能量差值与标准组吸收能量比值的百分比，对实验结果进行相应的统计分析，进而获得不同影响因素和能量分析指标之间的对应关系，通过能量角度去探究不同锚杆肋轮廓和边界条件下的剪切性能，而不是单单依靠峰值剪切强度，更综合的角度去探究剪切性能。

其中，

为能量分析指标，/>

在本发明实施例的一可选方案中，所述第一强度数据包括所述锚杆在剪切试验中对应的第一剪切强度、第二剪切强度、以及第一裂纹数，所述第二强度数据包括所述对照锚杆在剪切试验中对应的第三剪切强度、第四剪切强度、以及第二裂纹数；

所述根据剪切试验中所述锚杆对应的第一强度数据与所述对照锚杆对应的第二强度数据，得到所述锚杆的强度分析指标，包括：

调用强度分析指标计算公式，基于所述第一剪切强度、第二剪切强度、第一裂纹数、第三剪切强度、第四剪切强度、以及第二裂纹数确定所述锚杆的强度分析指标；

其中，所述强度分析指标计算公式包括：

；

所述

在本实施例中，对各影响因素下的剪切试验结果进行深入统计分析，获取各因素在不同水平与强度分析指标之间的对应关系，并拟合曲线，获得各影响因素对剪切行为的影响规律。通过初步的正交实验方案，能够明确各因素对压剪性能的影响关系，找出各因素对剪切行为的影响规律，且具有正交实验代表性、全面性、节约性的特点，以实现对影响剪切强度各因素全面经济定量的试验研究、认识和评价。对锚杆轮廓的设计和实施具有指导意义。

具体的，强度分析指标包括峰值剪切强度、残余剪切强度和裂缝数量，具体为对照组与标准组三个强度的差值和标准组三个强度差值的比值，这三个强度分析指标最终需根据工程实际需求及各个强度数值确定合适的重要程度占比，建立强度分析指标。

例如，对于大变形工程而言，

在本发明实施例的一可选方案中，所述根据所述能量分析指标和强度分析指标，确定所述第一剪切试验数据中的目标剪切影响参数，包括：

获取所述剪切影响参数的能量分析指标和强度分析指标，将所述剪切影响参数、以及对应的能量分析指标和强度分析指标输入至权重系数分析方程组，计算所述剪切影响参数的权重系数；

根据第一剪切试验数据中各剪切影响参数的权重系数，确定目标剪切影响参数；

其中，所述权重系数分析方程组包括：

；

所述

在本发明实施例的一可选方案中，所述根据第一剪切试验数据中各剪切影响参数的权重系数，确定目标剪切影响参数，包括：

根据所述第一剪切试验数据中各剪切影响参数的权重系数，确定第一权重阈值；

在所述剪切影响参数的权重系数大于第一权重阈值的情况下，将所述剪切影响参数作为目标剪切影响参数。

在本实施例中，根据调试需要得到各剪切影响参数的权重系数后，根据各剪切影响参数权重系数的数值分布情况，设定第一权重阈值，进一步从各剪切影响参数中选取目标剪切影响参数；

例如，肋间距的权重系数为0.5，肋高的权重系数为0.3，其余剪切影响参数的权重系数均小于0.1，在调整试验过程中，可以设定第一权重阈值为0.3，此时，将肋间距与肋高作为目标剪切影响参数。

在本实施例中，

以下以肋轮廓参数：肋面角、肋高、肋倾斜角和肋间距以及边界条件参数：砂浆强度、初始围压大小与围岩刚度，七个影响参数为例，计算过程如下：

为便于计算，对基本方程进行处理，分别得到普通方程、矩阵方程及矩阵符号形式：

其中，公式中

计算残差平方和：

式中

经处理得到简化后的方程组：

矩阵形式如下：

基本方程等式两边左乘

且

最终求得各因素的重要性系数。

又例如，当所有试件都完成试验后，对监测系统记录数据进行分析。根据上述步骤中提到的强度分析指标和能量分析指标计算方法，计算每次剪切试验得到的两个指标大小。根据试验设计的各个影响因素的范围，将各个因素的大小做归一化处理。例如肋高在试验中的变化范围是1mm~3mm，归一化处理后变为0~1，其中0对应1mm，1对应3mm。归一化处理保证了各个因素在接下来确定重要影响因素的计算中，各个因素的量纲相同。

之后根据每次剪切试验结果，记录该次试验相应的试验因素大小，并代入基本方程中的

其中e为随机误差，在试验完成后，根据试验结果取值。

按照上述思路，将每个剪切试验转变为用数学公式表达的方程，完成全部试验后，也完成了数学公式方程组的建立，之后按照上述方程处理方法，求解方程组，完成每个影响因素重要性系数的求解，根据系数大小确定重要影响因素，大大减小重要影响因素确定的工作量。

在本实施例一可选方案中，所述根据所述目标剪切影响参数确定所述锚杆的优化处理策略，包括：

对所述第一剪切试验数据中的目标剪切影响线参数进行调整处理，并获取调整后的剪切试验数据对应的锚固分析指标；

获取调整处理过程中所述目标剪切数影响参数与所述锚固分析指标的对应关系；

在本实施例中，获取目标剪切影响参数每一次调整对应的分析指标，进行多次调整，找出各目标剪切影响参数对锚固分析指标的影响规律，建立目标剪切影响参数与锚固分析指标的关系拟合曲线，获取拟合曲线的峰值，后续参考拟合曲线的峰值确定优化处理策略。

具体的，获取各所述重要影响因素不同水平与一个或多个剪切性能评价指标的对应关系拟合曲线或数学表达式，例如肋间距与峰值剪切强度拟合曲线及表达式，并指导锚杆肋的设计和实施。

基于预设优化条件调整所述目标剪切影响参数，确定所述锚杆的优化处理策略。

在本实施例中，得出重要影响因素后。对重要影响因素做单因素或者多因素交互作用的更多水平的正交试验，如对肋间距进行单因素正交试验研究等，获取各所述重要影响因素不同水平与一个或多个剪切性能评价指标的对应关系拟合曲线或数学表达式，如肋间距与峰值剪切强度拟合曲线及表达式，通过拟合曲线及表达式指导锚杆肋的设计和实施。能够明确各因素对压剪性能的影响关系，找出各因素对剪切行为的影响规律，且具有正交实验代表性、全面性、节约性的特点，实现对影响剪切强度各因素全面经济定量的试验研究、认识和评价。对锚杆轮廓的设计和实施具有指导意义。

在本发明实施例的一可选方案中，所述基于预设优化条件调整所述目标剪切影响参数，确定所述锚杆的优化处理策略，包括：

调整所述目标剪切影响参数，并根据调整后的目标剪切影响参数生成第二剪切试验数据；

基于所述第二剪切试验数据，确定所述锚杆在剪切试验中对应的锚固分析指标；

判断所述锚固分析指标是否满足所述预设优化条件；

在本实施例中，预设优化条件为锚固强度条件具体包括：强度分析指标中残余剪切强度和峰值剪切强度、裂缝长度，以及能量参数中的峰后位移，通过锚固分析指标判断调整后的参数是否满足预设优化条件。

在所述锚固分析指标满足所述预设优化条件的情况下，根据所述第二剪切试验数据制定所述锚杆的优化处理策略；

在所述锚固分析指标不满足所述预设优化条件的情况下，重新执行调整所述目标剪切影响参数的步骤。

在本实施例中，通过目标剪切影响参数的调整得到符合预设优化预期的各剪切影响参数数值，然后通过试验过程中各剪切影响参数数值的变化。

图2为本申请实施例提供的另一种基于剪切试验的锚杆处理方法的步骤示意图，如图2所示：

首先需确定影响试样剪切强度的各因素，例如肋高、肋间距、砂浆强度等，根据各因素的经验水平，确定该试验各因素所采用的水平，例如肋高有a个水平、肋间距有b个水平、砂浆强度有c个水平，根据因素数和水平数选择合适的正交表，然后进行表头设计，完成正交实验方案的制定；

根据制定好的试验方案，加工代表锚杆的具有不同肋轮廓钢块，将钢块置于特定尺寸的模具中，然后在上方浇筑砂浆，24h后将凝固好的砂浆放在混凝土标准养护箱中养护3d，完成剪切试样的制备。

将剪切面无凹凸的剪切试样和以标准砂浆强度、最小围压、恒定法向荷载作为边界条件的原始轮廓剪切试样作为标准组。在标准试件基础上，将改变肋轮廓、边界条件的试件作为对照组试件；

将试件置于试件固定座上，安装反向加载装置、剪切加载装置和监测设备。先控制法向加载装置加载法向荷载至预定值，之后启动剪切加载装置，剪切加载过程中，法向荷载保持恒定或者法向刚度保持不变，直到试件被剪坏，并达到15mm的剪切位移。对于动载试验，一组水平加载至预定荷载后，通过法向的动静转换油缸施加不同强度的动载，之后继续剪切至最终剪切位移；另一组则一直保持水平剪切，直至试件剪切至最终位移。

当所有试件都完成试验后，对监测系统记录数据进行分析。根据上述步骤中提到的强度分析指标和能量分析指标计算方法，计算每次剪切试验得到的两个指标大小。根据试验设计的各个影响因素的范围，将各个因素的大小作归一化处理，将每个剪切试验转变为用数学公式表达的方程，完成全部试验后，也完成了数学公式方程组的建立，完成每个影响因素重要性系数的求解，根据系数大小确定重要影响因素，在得出重要影响因素后，还可以对重要影响因素做单因素或者多因素交互作用的更多水平的正交试验，如对肋间距进行单因素正交试验研究等等，获取各所述重要影响因素不同水平与一个或多个剪切性能评价指标的对应关系拟合曲线或数学表达式，如肋间距与峰值剪切强度拟合曲线及表达式，并指导锚杆肋的设计和实施。

图3为本申请实施例提供的另一种基于剪切试验的锚杆处理装置的结构示意图，如图3所示，该装置具体包括：

获取模块301，用于获取所述锚杆设定的第一剪切试验数据，所述第一剪切试验数据包括多个不同类型的剪切影响参数；

第一确定模块302，用于基于所述第一剪切试验数据，确定所述锚杆在剪切试验中对应的能量分析指标和强度分析指标；

第二确定模块303，用于根据所述能量分析指标和强度分析指标，确定所述第一剪切试验数据中的目标剪切影响参数；

优化模块304，用于根据所述目标剪切影响参数确定所述锚杆的优化处理策略。

在一个可能的实施方式中，所述第一确定模块302还用于根据所述第一剪切试验数据设定剪切对照数据；获取符合所述剪切对照数据的锚杆作为对照锚杆；分别对所述锚杆与所述对照锚杆进行剪切试验，得到第一剪切数据与第二剪切数据，所述第一剪切数据包括第一能量数据与第一强度数据，所述第二剪切数据包括第二能量数据与第二强度数据；根据剪切试验中所述锚杆对应的第一能量数据与所述对照锚杆对应的第二能量数据，得到所述锚杆的能量分析指标；根据剪切试验中所述锚杆对应的第一强度数据与所述对照锚杆对应的第二强度数据，得到所述锚杆的强度分析指标。

在一个可能的实施方式中，所述第一确定模块302还用于根据所述第一能量吸收与第二能量吸收量得到所述锚杆对应的能量分析指标。

在一个可能的实施方式中，所述第一确定模块302还用于调用强度分析指标计算公式，基于所述第一剪切强度、第二剪切强度、第一裂纹数、第三剪切强度、第四剪切强度、以及第二裂纹数确定所述锚杆的强度分析指标；其中，所述强度分析指标计算公式包括：

在一个可能的实施方式中，所述第二确定模块303还用于获取所述剪切影响参数的能量分析指标和强度分析指标，将所述剪切影响参数、以及对应的能量分析指标和强度分析指标输入至权重系数分析方程组，计算所述剪切影响参数的权重系数；根据第一剪切试验数据中各剪切影响参数的权重系数，确定目标剪切影响参数；其中，所述权重系数分析方程组包括：

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在一个可能的实施方式中，所述优化模块304还用于对所述第一剪切试验数据中的目标剪切影响线参数进行调整处理，并获取调整后的剪切试验数据对应的锚固分析指标；获取调整处理过程中所述目标剪切影响参数与所述锚固分析指标的对应关系；基于预设优化条件调整所述目标剪切影响参数，确定所述锚杆的优化处理策略。

在一个可能的实施方式中，所述优化模块304还用于调整所述目标剪切影响参数，并根据调整后的目标剪切影响参数生成第二剪切试验数据；基于所述第二剪切试验数据，确定所述锚杆在剪切试验中对应的锚固分析指标；判断所述锚固分析指标是否满足所述预设优化条件；在所述锚固分析指标满足所述预设优化条件的情况下，根据所述第二剪切试验数据制定所述锚杆的优化处理策略；在所述锚固分析指标不满足所述预设优化条件的情况下，重新执行调整所述目标剪切影响参数的步骤。

本实施例提供的基于剪切试验的锚杆处理装置可以是如图3中所示的基于剪切试验的锚杆处理装置，可执行如图1-2中基于剪切试验的锚杆处理方法的所有步骤，进而实现图1-2所示基于剪切试验的锚杆处理的技术效果，具体请参照图1-2相关描述，为简洁描述，在此不作赘述。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

如图4至图6所示，本申请实施例提供了一种动静载组合剪切仪实现动载和静载组合的加载方式，所述被测试件是根据现场锚杆锚固段特征进行简化而形成的实验模型，首先制作代表锚杆的钢块，在钢块表面根据所述正交实验方案预制肋轮廓。在预制好肋轮廓的钢块上方浇筑用以代表注浆体材料的砂浆，浇筑完成后，取下砂浆并在恒温恒湿养护箱中养护3d，在不同的所述被测试件中，预置不同肋高、肋间距、肋面角、肋倾斜角的预制模具浇筑形成具有不同肋轮廓的剪切试样，探究肋轮廓对锚固效果的影响。此外，考虑不同砂浆的影响，在不同肋轮廓的基础上，浇筑不同强度的砂浆。为解决边界处肋在剪切过程中的影响，本实验方法设计了两端肋距边界不同长度的剪切试样。而实验过程中的边界条件主要是不同的初始围压，以及不同的加载方式，恒定法向刚度和恒定法向荷载。为便于分析结果，考虑不同肋轮廓影响以及参考之前实验结果，设置剪切位移达到15mm时停止剪切。

剪切试验的具体方法是：将代表锚杆的钢块置于底部固定，然后将对应于该钢块的养护好的砂浆试样置于钢块上方，然后对该试件顶部施加法向荷载至预定值；之后确定法向加载方式是恒定法向荷载或法向恒定刚度，然后水平方向开始加载，试样开始剪切，发生剪切破坏，最后达到最终剪切位移。

动载施加过程如下：子弹与加速器连接，子弹直径略小于加速轨道，加速器直径略大于子弹并小于加速轨道，加速轨道终点与垂直加压头连接。电磁铁加电后排斥加速器向下运动，设置电磁铁通电大小从而调整排斥力大小，待排斥力达到预定值后，关闭锁紧夹具，加速器带动子弹加速向下撞击至垂直加压头，在剪切过程施加动载，之后再反转电磁铁磁性，加速器在吸力作用下带动子弹到达原始位置。

动载试验的具体方法为：水平方向剪切至预定荷载后，停止剪切，然后施加预设动载，继续剪切至最终剪切位移。与传统的锚杆拉拔试验相比，锚杆和砂浆界面的凹凸不平可以准确反映出锚杆与注浆的包裹力，而且锚杆-砂浆界面剪切试验在试验过程中剪应力沿粘结面均匀分布，故计算得到的平均剪力即为实际的剪力大小，所得到的测试结果与实际情况相符，所得到的锚固强度的力学参数更加准确。此外，剪切过程能够详细观察到剪切过程中裂纹的扩展情况，首先在肋上方产生倾斜裂纹，并逐渐向上和下发展，最终与前方肋产生的裂纹结合在一起，最终发生剪切破坏。

图8为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图8所示，本申请实施例提供了一种电子设备，包括处理器801、通信接口802、存储器803和通信总线804，其中，处理器801，通信接口802，存储器803通过通信总线804完成相互间的通信；存储器803，用于存放计算机程序；处理器801，用于执行存储器803上所存放的程序时，实现前述任意一个方法实施例提供的基于剪切试验的锚杆处理方法的步骤：

获取锚杆设定的第一剪切试验数据，所述第一剪切试验数据包括多个不同类型的剪切影响参数；基于所述第一剪切试验数据，确定所述锚杆在剪切试验中对应的能量分析指标和强度分析指标；根据所述能量分析指标和强度分析指标，确定所述第一剪切试验数据中的目标剪切影响参数；根据所述目标剪切影响参数确定所述锚杆的优化处理策略。

在一个可能的实施方式中，根据所述第一剪切试验数据设定剪切对照数据；获取符合所述剪切对照数据的锚杆作为对照锚杆；分别对所述锚杆与所述对照锚杆进行剪切试验，得到第一剪切数据与第二剪切数据，所述第一剪切数据包括第一能量数据与第一强度数据，所述第二剪切数据包括第二能量数据与第二强度数据；根据剪切试验中所述锚杆对应的第一能量数据与所述对照锚杆对应的第二能量数据，得到所述锚杆的能量分析指标；根据剪切试验中所述锚杆对应的第一强度数据与所述对照锚杆对应的第二强度数据，得到所述锚杆的强度分析指标。

在一个可能的实施方式中，根据所述第一能量吸收与第二能量吸收量得到所述锚杆对应的能量分析指标。

在一个可能的实施方式中，调用强度分析指标计算公式，基于所述第一剪切强度、第二剪切强度、第一裂纹数、第三剪切强度、第四剪切强度、以及第二裂纹数确定所述锚杆的强度分析指标；其中，所述强度分析指标计算公式包括：

在一个可能的实施方式中，获取所述剪切影响参数的能量分析指标和强度分析指标，将所述剪切影响参数、以及对应的能量分析指标和强度分析指标输入至权重系数分析方程组，计算所述剪切影响参数的权重系数；根据第一剪切试验数据中各剪切影响参数的权重系数，确定目标剪切影响参数；其中，所述权重系数分析方程组包括：

在一个可能的实施方式中，对所述第一剪切试验数据中的目标剪切影响线参数进行调整处理，并获取调整后的剪切试验数据对应的锚固分析指标；获取调整处理过程中所述目标剪切影响参数与所述锚固分析指标的对应关系；基于预设优化条件调整所述目标剪切影响参数，确定所述锚杆的优化处理策略。

在一个可能的实施方式中，调整所述目标剪切影响参数，并根据调整后的目标剪切影响参数生成第二剪切试验数据；基于所述第二剪切试验数据，确定所述锚杆在剪切试验中对应的锚固分析指标；判断所述锚固分析指标是否满足所述预设优化条件；在所述锚固分析指标满足所述预设优化条件的情况下，根据所述第二剪切试验数据制定所述锚杆的优化处理策略；在所述锚固分析指标不满足所述预设优化条件的情况下，重新执行调整所述目标剪切影响参数的步骤。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。