CN204827501U - 一种高强高精度光纤光栅中空测力锚杆 - Google Patents
一种高强高精度光纤光栅中空测力锚杆 Download PDFInfo
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Abstract
一种高强高精度光纤光栅中空测力锚杆，主要用于巷道、隧道、基坑、边坡及地下工程锚固与监测等领域。包括锚杆杆体、注浆管、光纤光栅阵列、光纤光栅保护管、加固螺母、垫片，锚杆杆体具有沿轴向的圆形通孔，圆形通孔内布置一个注浆管和一个光纤光栅保护管，光纤光栅保护管内埋设光纤光栅阵列，光纤光栅阵列由多个光纤光栅串接而成。本实用新型结构简单，安装方便，能使注浆浆液从中空锚杆杆体内部经钻孔底部向孔口返浆，将气泡排除干净，保证注浆后锚杆杆体与孔壁密实结合，可以明显的增加其锚固效果；利用光纤光栅对注浆锚杆进行测力，精度高、可靠性高、抗干扰能力强，特别适合锚杆工程长期监测。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高强高精度光纤光栅中空测力锚杆，尤其是一种用于煤矿围岩加固与监测锚杆，适用于巷道、隧道、基坑、边坡及地下工程加强锚固及监测等工程领域。
背景技术
长期以来，在巷道、隧道、基坑、边坡及地下工程加强锚固及监测等工程领域，普遍采用的锚杆支护，各类锚杆的数量也在成比例的增加。在众多类型的中空锚杆数无缝钢管加工工艺最为简单。
现有的技术条件下，普遍锚杆采用先注浆后插杆或先插杆后注浆的工艺措施，此两种工艺对地质条件好，支护要求不高是可行的。但对于顶板破碎、支护长度长、支护强度高情况下，其工程质量很难保证，达不到预期的锚固效果，给工程留下安全隐患。
在许多工程领域，特别是煤矿顶板、围岩灾害导致的事故伤亡人数居高不下，成为影响煤矿安全生产的重要因素，严重威胁矿山作业安全。作为矿井安全生产的重要保障手段之一的围岩压力监测越来越受人们的重视，对矿井监测的准确性要求也越来越高。
光纤光栅作为一种新型的研究领域，现在已经广泛的应用于传感技术上。光纤光栅传感技术相比较传统的传感技术，光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、抗腐蚀、电绝缘、高灵敏度等优点。因此将光纤光栅传感技术应用于石油、岩土、煤矿等领域成为趋势。
发明内容
本实用新型的目的在于，克服现有锚杆不易充分注浆的缺陷，而提供一种新型结构的高强度的中空锚杆，同时提供一种结构简单、以锚杆为传感媒介、结合光纤光栅精确测量锚杆受力情况。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种高强高精度的中空测力锚杆，包括锚杆杆体、注浆管、光纤光栅阵列、光纤光栅保护管、加固螺母、垫片。其特征在于：所述的锚杆杆体具有沿轴向的圆形通孔，所述的圆形通孔内布置一个注浆管和一个光纤光栅保护管，光纤光栅保护管内埋设光纤光栅阵列，光纤光栅阵列由多个光纤光栅串接而成。所述的锚杆杆体直径在20-28mm，长度在1800-2400mm；所述的圆形通孔直径为14mm-22mm；所述的注浆管的长度长于锚杆杆体，注浆管的顶部高于锚杆杆体的顶部，注浆管的尾部外露于锚杆杆体；所述的光纤光栅保护管的长度长于锚杆杆体，光纤光栅保护管的顶部与锚杆杆体的顶部齐平，光纤光栅保护管的尾部外露于锚杆杆体。
有益效果
本实用新型与传统锚杆相比具有以下优点:
1，注浆经中空锚杆从钻孔底部往孔口返浆，空气排除干净，同时带压注浆可以保证浆液从钻孔壁周围薄弱地质体扩散，从而起到加固的效果。注浆后锚杆杆体结石密实，杆体与孔壁充分接触。在相同的条件下，采用本实用新型具有更好的锚固效果；
2，结构简单，安装简便，中空锚杆中的光纤光栅可以实施精确、动态、连续监测锚杆受力情况；在具体实施时，利用光纤光栅保护管套在光纤光栅上，保护了锚杆圆筒里光纤光栅不受施工影响；
3，光纤光栅传感器采用无源工作，采用光纤进行光信号传输，可靠性高，信号传输距离远，以光信号作为信息载体，不受施工现场恶劣环境的影响，抗干扰能力强。
附图说明
图1为本实用新型高强度光纤光栅中空锚杆结构示意图；
图2为本实用新型高强度光纤光栅中空锚杆截面图；
图3为本实用新型高强度光纤光栅中空锚杆安装示意图；
图中标号：1-中空锚杆，2-注浆管，3-光纤光栅，4-光纤光栅保护管，5-加固螺母，6-垫片。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达到预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施事例，对依据本实用新型提出的高强度光纤光栅测力中空锚杆其具体实施方式及其功效说明如下。
请参阅图1所示，本实用新型提供的中空锚杆杆体，在锚杆中间的圆孔附设一注浆管和一光纤光栅。其中插入中空锚杆圆孔的注浆管的一端位置上比锚杆杆体的末端要高，注浆管露在锚杆圆孔外的一端要超出锚杆杆体，以便接入注浆泵。
请参阅图1所示，本实用新型提供的中空锚杆杆体，在锚杆中间的圆孔附设一注浆管和一光纤光栅。其中插入中空锚杆圆孔的光纤光栅的一端位置与锚杆杆体的末端平齐，光纤光栅露在锚杆圆孔外的一端要超过锚杆杆体，以便接入解调仪；
使用时，如图3所示，在巷道围岩9中钻入一个钻孔，将装置插入钻孔中，从注浆管注入水泥砂浆，使其固定在巷道围岩中，将光纤接头从中空锚杆圆口引出，然后依次在锚杆的外露端放入托盘，垫片，最后用螺母拧紧。
Claims (5)
1.一种高强高精度光纤光栅中空测力锚杆，包括锚杆杆体（1）、注浆管（2）、光纤光栅阵列（3）、光纤光栅保护管（4）、加固螺母（5）、垫片（6），其特征在于：所述的锚杆杆体（1）具有沿轴向的圆形通孔（7），所述的圆形通孔（7）内布置一个注浆管（2）和一个光纤光栅保护管（4），光纤光栅保护管（4）内埋设光纤光栅阵列（3），光纤光栅阵列（3）由多个光纤光栅（8）串接而成。
2.根据权利要求1所述的一种高强高精度光纤光栅中空测力锚杆，其特征在于：所述的锚杆杆体（1）直径在20-28mm，长度在1800-2400mm。
3.根据权利要求1所述的一种高强高精度光纤光栅中空测力锚杆，其特征在于：所述的圆形通孔（7）直径为14mm-22mm。
4.根据权利要求1所述的一种高强高精度光纤光栅中空测力锚杆，其特征在于：所述的注浆管（2）的长度长于锚杆杆体（1），注浆管（2）的顶部高于锚杆杆体（1）的顶部，注浆管（2）的尾部外露于锚杆杆体（1）。
5.根据权利要求1所述的一种高强高精度光纤光栅中空测力锚杆，其特征在于：所述的光纤光栅保护管（4）的长度长于锚杆杆体（1），光纤光栅保护管（4）的顶部与锚杆杆体（1）的顶部齐平，光纤光栅保护管（4）的尾部外露于锚杆杆体（1）。
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