[实用新型]一种松紧度测试锚杆及松紧度测试系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及锚固技术领域，具体而言，涉及一种松紧度测试锚杆及松紧度测试系统。

背景技术

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，在洞室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，达到维护洞室稳定的目的。锚杆支护属于一种积极防御的支护方法，其具有支护效果优良、用料省、施工简单、有利于机械化操作、施工速度快等优点，近年来广泛应用于地下工程支护领域，对于降低成本和减少事故发挥了重要作用。

压电陶瓷传感技术是随着压电陶瓷的发展而出现的崭新的传感技术，其中压电电圈可以施加各种保护形式(如金属保护、大理石保护、混凝土保护等)，压电陶瓷能将微弱的机械振动转化为电信号，具有高度敏感性，且测量精度高，体积小、不吸潮、寿命长，在地下工程领域中具有非常广阔的应用前景。

本申请的发明人发现：在锚杆施做后，受应力松弛、围岩位移等各种因素的影响，螺母与垫板间的松紧度将发生变化，而锚杆松紧度变化特征与杆体的力学性态息息相关，因此，监测锚杆松紧程度于施工、设计等方面具有重要意义。

目前尚未有对锚杆施做后螺母与垫板间的松紧度测试的相关报道。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种松紧度测试锚杆，其能够准确反映出自身局部以及整体的受力变化情况，进而反映出整个锚固结构的松紧变化程度，且操作简便、灵敏度高。

本实用新型的另一目的在于提供一种松紧度测试系统，其能够准确测量其局部以及整体的受力变化情况，进而反映整个锚固结构的松紧变化程度；灵敏度高、操作简便、简单实用。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种松紧度测试锚杆，包括杆体、垫板、螺母和压电传感器，垫板具有用于抵接围岩的第一垫板面和相对第一垫板面设置的第二垫板面，杆体贯穿第一垫板面和第二垫板面；杆体设有与螺母配合的外螺纹，螺母与杆体通过螺纹可拆卸连接。压电传感器包括第一压电传感器和第二压电传感器，第二垫板面凹设有容置槽，容置槽容置有第一压电传感器，螺母的外壁设置有第二压电传感器。其能够准确反映出自身局部以及整体的受力变化情况，进而反映出整个锚固结构的松紧变化程度，且操作简便、灵敏度高。

一种松紧度测试系统，包括上述的松紧度测试锚杆，测力系统还包括数据线和数据采集装置，第一压电传感器和第二压电传感器均通过数据线与数据采集装置连接。其能够准确测量松紧度测试锚杆局部以及整体的受力变化情况，进而反映整个锚固结构的松紧变化程度；灵敏度高、操作简便、简单实用。

本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型提供的松紧度测试锚杆具有杆体、垫板和螺母。在松紧度测试锚杆安装完成的情况下，垫板的第一垫板面与围岩抵接，杆体贯穿垫板并嵌设于围岩，杆体的远离围岩一端则通过螺纹与螺母可拆卸连接，螺母与垫板抵接。本申请的发明人发现：正常情况下，松紧度测试锚杆与围岩是紧密连接的，螺母与垫板之间的松紧度也是基本稳定的；当松紧度测试锚杆与围岩的连接出现松动时，或围岩膨胀使松紧度测试锚杆的松紧度发生变化时，垫板与螺母之间的松紧度会发生改变，即可以通过检测垫板与螺母之间的松紧度变化情况来反映松紧度测试锚杆以及整个锚固结构的松紧变化程度。本实用新型提供的松紧度测试锚杆通过在垫板的第二垫板面设置第一压电传感器，以及在螺母的外壁设置第二压电传感器，将垫板与螺母之间的作用力变化转换成电信号的变化。通常采用的应变测量法、锚杆测力计测量法等，在锚杆松紧度变化较小的情况下，应变与轴力的变化往往并不明显，采用通常采用的应变测量法、锚杆测力计测量法等精确度和准确度均很低，甚至检测不到变化。本实用新型通过将垫板与螺母之间的松紧度变化转换成电信号的变化，大大提高了测量精确度、准确度与灵敏度，而垫板与螺母之间的松紧度变化即可间接反映松紧度测试锚杆整体及锚固结构整体松紧度的变化。本实用新型采用将第一压电传感器容置于第二垫板面的容置槽，提高了第一压电传感器对垫板的形变及松紧度的变化情况的感应灵敏度，提高了第一压电传感器与第二压电传感器反映垫板与螺母之间松紧度变化的灵敏度，进而有利于反映松紧度测试锚杆及整个锚固结构的松紧度变化情况及松紧变化程度。操作简单、灵敏度高。

本实用新型提供的测力系统能够准确测量松紧度测试锚杆的垫板与螺母之间的松紧度变化，间接反映出松紧度测试锚杆局部以及整体的松紧度变化情况，进而反映出整个锚固结构的松紧变化程度；灵敏度高、操作简便，简单实用。

截至目前，国内外对锚杆施做后螺母与垫板间的松紧度测试尚未见有，尤其是将压电陶瓷传感器布设到螺母和垫板上来监测锚杆的松紧度更是未有先例。