[实用新型]一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置

说明书

一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置，以在保证螺纹钢锚杆整体完整性的基础上实现螺纹钢锚杆全应力状态长期监测，并准确监测螺纹钢锚杆的应力、温度变化情况，作为对支护结构受力状态及边坡稳定性进行分析的可靠的数据基础。螺纹钢锚杆上沿其长度方向间隔固定设置扣件，分布式光纤传感器与扣件连接，形成螺纹钢锚杆－分布式光纤传感器组件。分布式光纤传感器包括沿螺纹钢锚杆断面周向间隔设置的分布式光纤应变传感器、分布式光纤温度传感器，扣件对分布式光纤应变传感器形成多点夹持。螺纹钢锚杆－分布式光纤传感器组件埋设于监测孔内的注浆凝固体内。

技术领域

本实用新型涉及边坡加固工程的监测装置，特别涉及一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置。

背景技术

我国幅员辽阔，三分之二的地区为山地，地理条件十分复杂，滑坡等边坡失稳灾害频频发生，是世界上滑坡地质灾害最严重的国家之一。高速铁路、桥梁这些重要基础设施不可避免的穿越地质灾害易发的高陡边坡区域，边、滑坡灾害已经是影响其正常服役的重要因素。以2010年为例，国土资源部统计的地质灾害数据显示，2010年全国发生地质灾害3万多起，其中边、滑坡事故2万多起，灾害比例超过60％。近期滑坡事故较为突出是深圳“2015.12.20”事故，滑坡覆盖面积约38万平方米，造成近百人伤亡；2015年11月13日，浙江省丽水市莲都区雅溪镇里东村发生山体滑坡，滑坡体规模达30余万立方米，造成26人遇难，11人失联；2017年贵州纳雍县突发山体滑坡，造成多人伤亡或失联；2017年6月24日，四川省阿坝州茂县叠溪镇新磨村发生山体高位垮塌，造成40余户农房、93人失联。与铁路运营直接相关的滑坡有“铁西滑坡”，1980年7月成昆铁路铁西车站内发生了大面积滑坡，越过铁路达25～30米，掩埋铁路长160米，中断行车40天，造成的经济损失仅工程治理费就达2300万元。

在公路、铁路等基础设施建设中，需要对途经的高陡边坡进行加固治理，边坡加固的主要方式之一就是采用锚杆支护的方式提高边坡稳定性。高陡边坡结构在自然环境荷载(雨、雪、地震等)、周边振动荷载(车辆振动、施工爆破等)等联合作用下，会发生长期的累计损伤，并逐步沿着土石界面或岩层不利节理等薄弱面变形，形成地质灾害。因此，认识边坡变形机理、分析边坡动态变化规律、评价边坡处治效果、预报边坡工程可能发生的破坏，从而避免灾害发生的意义十分重大。

目前通过监测锚杆支护结构受力状态分析边坡的稳定性是工程界常用的检测或监测方法。常规锚杆类型中，对于纤维树脂增强锚杆和钢绞线支护结构，有相关报道采用分布式光纤植入到纤维增强树脂锚杆中和将钢绞线中丝替换为感知光纤的方法实现锚杆全应力监测。对于螺纹钢锚杆结构，监测方式有两种：第一，在螺纹钢锚杆中开槽胶粘贴布设分布式光纤传感器监测锚杆力学状态，上述方法存在开槽破坏螺纹钢锚杆螺纹的连续性和对锚杆有损伤的问题；第二，在螺纹钢锚杆端面自由段锚头位置安装压力传感器，对端部应力进行测量，不能实现螺纹钢锚杆全应力监测。

实用新型内容

实用新型所要解决的技术问题是提供一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置，以在保证螺纹钢锚杆整体完整性的基础上实现螺纹钢锚杆全应力状态长期监测，并准确监测螺纹钢锚杆的应力、温度变化情况，作为对支护结构受力状态及边坡稳定性进行分析的可靠的数据基础。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型的一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置，包括螺纹钢锚杆和沿其长度方向全长设置的分布式光纤传感器，其特征是：所述螺纹钢锚杆上沿其长度方向间隔固定设置扣件，分布式光纤传感器与扣件连接，形成螺纹钢锚杆－分布式光纤传感器组件；所述分布式光纤传感器包括沿螺纹钢锚杆断面周向间隔设置的分布式光纤应变传感器、分布式光纤温度传感器，扣件对分布式光纤应变传感器形成多点夹持；所述螺纹钢锚杆－分布式光纤传感器组件埋设于监测孔内的注浆凝固体内，分布式光纤应变传感器和分布式光纤温度传感器的末端通过传输跳线与分布式光纤解调仪相连接。