[发明专利]一种单点温补的多功能FRP智能锚杆及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对隧道、岩土和边坡工程的多功能智能监测锚杆，主要用于土木、隧道、矿产等相关工程中的对锚杆的承载能力、应力应变、以及损伤情况等的监测，亦能用于围岩支护及围岩收敛变形和稳定性等的监测，同时，此锚杆本身的锚固加固作用没有改变，此多功能智能监测锚杆在监测的同时，也能起到其本来对围岩、边坡、挡土墙等的锚固加固作用。

背景技术

锚杆支护是在边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采场等地下硐室施工中采用的一种加固支护方式。锚杆支护是通过围岩内部的锚杆改变围岩本身的力学状态，在开挖面周围形成一个整体而又稳定的岩石带，利用锚杆与围岩共同作用，达到维护围岩或巷道等稳定的目的。它是一种积极防御的支护方法，是围岩、矿山等支护的重大变革。锚杆不但支护效果好，且用料省、施工简单、有利于机械化操作、施工速度快。因此锚杆已在很多土木、岩土、隧道、采矿等工程中被大量的使用，如基于新奥法的隧道开挖，锚杆使用量动辄几万根，另外如三峡水利工程，亦用了有十几万根各式锚杆。

纤维增强塑料(Fiber Reinforced Plastics,FRP)，是以树脂为基体材料，用纤维增强的一种复合材料,具有轻质高强，力学性能佳；材料可设计性好，加工、成型工艺灵活；耐化学腐蚀性强，耐候性好等优点，因此已被广泛于很多土木实际工程中，而纤维增强塑料由于其抗静电性，碰撞不会产生火星等优点，在煤矿等井下应用更是具有很大的优势，目前纤维增强塑料的锚杆进行在实际煤矿等井下大量使用。

随着锚杆支护的广泛使用，对于锚杆在围岩中的受力、承载能力、以及可能的损伤等情况进行实时或定期监测，从而对于围岩等的支护情况、变形收敛、以及稳定情况等作出判断显得尤为重要，且已经成为相关领域的重要课题。目前国内外对于锚杆在围岩等支护中的受力、承载、及损伤情况的测试方法基本可归纳为两大类，其中一类是使用测力锚杆、锚杆拉拔计、应变计及应变片通过锚杆“拉拔试验”来测试锚杆在拉拔作用下的受力情况和损伤情况；另一类则采用比较间接的方式，利用电磁波、声波等在不同介质层的反射差异来检测砂浆锚固体的饱和程度，间接评价锚固的受力及损伤情况。但这些方法从总体上看，存在着受环境影响大，耐久性差，长期稳定性差，测试误差大等缺点，对于像岩土、隧道、采矿等环境比较恶劣、施工方式粗放，但测试精度要求高的实际工程应用，其适用性尤显单薄。同时，在土木、岩土、隧道、采矿等工程中，在对于锚杆的受力测试同时，往往还需要测试土体及围岩的位移，甚至是岩层的脱离及其脱开间的程度，如在煤矿采矿中的巷道顶板发生的离层等情况。因此开发一种具有测试锚杆应力及围岩位移，且同时也能起到加固锚固作用的智能锚杆具有非常重要的工程实用意义。