[发明专利]一种监测全长锚固锚杆杆体应力分布的方法

说明书

本发明公开了一种监测全长锚固锚杆杆体应力分布的方法，属于锚杆测量技术领域。本发明包括以下步骤：步骤1：根据巷道周边位移与岩体深部位移关系获得巷道当量半径、巷道中心到岩体中某一点的距离和围岩表面变形量，根据围岩表面变形量确定围岩稳定性系数；选取锚杆杆体的相关参数，包括锚杆长度、弹性模量、横截面面积；选取锚固剂的相关参数，包括锚固剂弹性模量、锚固剂横截面面积；通过应力传感器获得托锚力；步骤2：在计算机中构建锚杆杆体所受轴力及剪应力计算解析式，将步骤1获取的参数数值输入到解析式中，得到锚杆杆体的剪应力以及轴力分布规律。通过本发明获得的锚杆杆体的应力分布曲线，体现锚杆杆体受力的连续性。

技术领域

本发明属于锚杆测量技术领域，具体地说，涉及一种监测全长锚固锚杆杆体应力分布的方法。

背景技术

全长锚固锚杆通过锚杆与岩石间胶合剂的粘结力或者摩擦力来阻止围岩变形。目前，全长锚固锚杆在采矿工程技术领域中已广泛使用，大量的工程实践也推动了锚固技术发展。随着煤矿采深的增加，巷道围岩节理裂隙发育、松软破碎、破坏范围大，全长锚固锚杆承载能力需不断增强，因此，亟需得到全长锚固锚杆杆体实际应力分布情况改善全长锚固锚杆的支护性能。

现有技术中，为了监测分析全长锚固锚杆杆体的应力分布，一般在锚杆杆体表面开设凹槽，在凹槽中装设应变片，但是，在锚杆杆体的凹槽处会出现应力集中，锚杆杆体的原始受力状态被破坏，通过应变片监测到的锚杆杆体应力分布数据不真实。

为了提高锚杆杆体应力分布数据的准确性，在锚杆杆体表面设置固定装置，通过固定装置安装应力检测装置。专利公开号：CN107560950A，公开日：2018年1月9日，发明创造名称为：一种预应力锚杆界面剪应力测量装置及其试验方法。其中，预应力锚杆界面剪应力测量装置包括杆体、杆体上方与其平行设置用于导线汇入的PVC管、与PVC管连接且嵌套于杆体外侧间隔设置的至少一个PVC管环，杆体包括伸入围岩的内锚固段和伸出围岩的自由段，杆体两侧对应于每个设置有PVC管环的位置分别粘贴有应变片Ⅰ，且该位置铰接有细钢筋，应变片Ⅰ根据试验要求分布于杆体的内锚固段上，细钢筋向杆体两侧分别引出粘贴有应变片Ⅱ的应变砖，且应变片Ⅱ朝向待测量界面，外置应变仪通过导线分别连接于应变片Ⅰ和应变片Ⅱ；该预应力锚杆界面剪应力测量装置通过采集应变片数据得到锚杆杆体剪应力分布情况。专利公开号：CN108692771A，公开日：2018年10月23日，发明创造名称为：一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置。该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，沿螺纹钢锚杆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，并通过固定扣件将分布式光纤传感器与锚杆杆体连接，通过分布式光纤传感器最终得到锚杆杆体应力分布规律。

通过分析可知，现有技术均沿锚杆杆体长度方向上取测点，仅仅测量分析测点的应力，无法体现锚杆杆体受力的连续性。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术仅监测锚杆杆体上测点处的受力状况，而无法获得锚杆杆体长度方向上每个位置处的受力状况的问题，本发明提供一种监测全长锚固锚杆杆体应力分布的方法，本发明通过解析式获得锚杆杆体的剪应力以及轴力分布规律，即锚杆杆体的应力分布曲线，以此获得锚杆杆体长度方向上每个位置处的受力状况，体现锚杆杆体受力的连续性。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种监测全长锚固锚杆杆体应力分布的方法，包括以下步骤：

步骤1：获得巷道当量半径a₀、巷道中心到岩体中某一点的距离r和围岩表面变形量U₀，根据围岩表面变形量U₀确定围岩稳定性系数b；

选取锚杆杆体的相关参数，包括锚杆长度L、弹性模量E_b、横截面面积A_s；