[发明专利]用于隧道支护GFRP筋锚杆的绝对应变测试装置及测试计算方法

说明书

本发明公开了一种用于隧道支护GFRP筋锚杆的绝对应变测试装置及测试计算方法。所述用于隧道支护GFRP筋锚杆的绝对应变测试装置包括GFRP筋锚杆，布设在GFRP筋锚杆杆体不同部位的多个电阻应变片，以及封闭部；每个电阻应变片通过相应的测试线与连接端子电连接，各连接端子上连接有用于与电阻测试仪相连的屏蔽线；所述封闭部用于将所述电阻应变片、测试线与连接端子包覆在GFRP筋锚杆杆体上。本发明的测试装置基于电阻测试原理，建立电阻值和应变值之间关系，可以确定应变值的情况。

技术领域

本发明涉及一种用于隧道支护GFRP筋锚杆的绝对应变测试装置及测试计算方法，属于隧道支护体系中GFRP筋锚杆绝对应变值的测试领域。

背景技术

高等级公路的隧道结构使用寿命一般规定在100年以上，要求锚杆具有良好的耐久性能，但是目前常用的钢锚杆的抗腐蚀和耐久性能差，即使做了防腐处理依然难以满足隧道寿命要求。

GFRP(Glass fiber reinforced polymer)筋锚杆因其强度高、耐腐蚀性能好等优点，可替代钢锚杆用于隧道支护体。国内外对GFRP筋锚杆的力学性能也有研究，但多以室内实验和现场拉拔试验为主，如刘汉东等在实验室内进行了GFRP筋锚杆应力-应变参数测试；李国维等利用锚杆应力计和分布式光纤技术测试了拉拔状态下边坡中GFRP筋锚杆的受力情况；刘颖浩采用应变片测试了拉拔试验时GFRP筋锚杆在不同锚固参数时的力学性能。

以上针对GFRP筋锚杆的应变测试均为短期连续测试，可采用静态应变仪进行，虽然分布式光纤技术被用来测试GFRP筋锚杆的绝对应变值，但因其技术问题且成本太高导致无法普及。

同时，隧道支护体系中锚杆长度有限(最长不超过5m)，常规测试元件因与GFRP筋锚杆联接问题无法使用，且隧道内环境恶劣，无法实现静态应变仪的全天甚至一两个星期的数据采集，因此目前无法找到有效可靠的隧道内GFRP筋锚杆绝对应变值的测试装置和方法，更无法长期反映其实际受力情况和工作状态，所以，为促进GFRP筋锚杆在隧道支护体系中应用，解决其绝对应变测试装置和计算方法尤为重要。

发明内容

为了解决目前无法测得GFRP筋锚杆绝对应变值的情况的不足，本发明旨在提供一种用于隧道支护GFRP筋锚杆的绝对应变测试装置及测试计算方法，该测试装置基于电阻测试原理，建立电阻值和应变值之间关系，可以确定应变值的情况。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于隧道支护GFRP筋锚杆的绝对应变测试装置，其结构特点是，包括GFRP筋锚杆，布设在GFRP筋锚杆杆体不同部位的多个电阻应变片，以及封闭部；每个电阻应变片通过相应的测试线与连接端子电连接，各连接端子上连接有用于与电阻测试仪相连的屏蔽线；所述封闭部用于将所述电阻应变片、测试线与连接端子包覆在GFRP筋锚杆杆体上。

由此，本发明通过布设电阻应变片，每个电阻应变片对应一个测点，采用电阻测试仪测试电阻值，之后再根据电阻与应变换算关系得出测点应变值，考虑温度修正计算得出绝对应变值，从而低成本、可靠并有效解决GFRP筋锚杆在隧道应用时的绝对应变测试问题。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

优选地，所述GFRP筋锚杆杆体不同部位向杆体轴心方向凹进形成电阻应变片的安装区域。

优选地，隧道支护表面开有向岩体内延伸的GFRP筋锚杆安装孔，所述GFRP筋锚杆及相应的电阻应变片、封闭部整体安装在GFRP筋锚杆安装孔内，且在所述GFRP筋锚杆与GFRP筋锚杆安装孔内壁之间的环隙填充有水泥砂浆，该水泥砂浆将所述GFRP筋锚杆与围岩固结为一个整体。

优选地，将GFRP筋锚杆安装在GFRP筋锚杆安装孔内时，采用单管注浆工艺注入水泥砂浆，水泥砂浆配合比为水泥：砂：水为1：1～1.5：0.5，砂的粒径不大于3mm。