[实用新型]一种用于测定围岩应变与温度耦合作用的锚杆

说明书

本实用新型公开了一种用于测定围岩应变与温度耦合作用的锚杆，包括杆体和锚头，沿杆体轴向在杆体内设有注浆通孔Ⅰ，在杆体外侧壁上设有螺纹，在杆体上套设有与杆体螺纹连接的装配套筒Ⅰ，在所述装配套筒Ⅰ外圆周壁上设有多个光纤布拉格光栅应变与温度传感器；所述装配套筒Ⅰ包括多个相互拼接的套环，沿套环周向在套环一侧端面上设有固定槽，沿套环周向在套环另一侧端面上设有固定卡块，使用时，套环的固定卡块插入相邻套环的固定槽组成装配套筒Ⅰ。与现有技术相比，本实用新型提供的锚杆将光纤布拉格光栅应变与温度传感器设置在由多个套环组成的套筒Ⅰ上，利用套环的组合结构减少传感器受到的来自杆体挤压、扭转的力，避免传感器损坏或脱落失效。

技术领域

本实用新型涉及隧道及地下工程施工与监测技术领域，具体是一种用于测定围岩应变与温度耦合作用的锚杆。

背景技术

目前，我国现在地下洞室采用最多的施工方法就是新奥法。在新奥法的施工过程中，需要密切监测围岩的变形和应力，通过掌握地下洞室围岩在施工过程中变形，及时调整支护措施来控制变形，从而充分发挥围岩的自稳承载能力，以及及时预报围岩的险情，从而指导安全施工、修正施工参数或施工工序。

但是目前用于地下洞室的变形监测工具主要分为收敛计监测、嵌入式监测、仪表式锚杆监测，基本都有自身的缺陷。收敛计监测受限于间歇性的运动式读数以及低精度，通常为 0.1mm。此外，收敛测量和表面安装的引伸计仅监测挖掘表面的变化，这可能无法监测岩体内的应变变化。嵌入式监测工具，例如钻孔引伸计，提供岩体深度的测量，多杆引伸计每孔可提供高达10-20个点的详细数据，然而采用嵌入式监测方法，因为完整岩体中不同能力材料的体积越大，完整岩体的初始应力场将受到扰动越大，应变偏转越大，可能造成引伸计脱落失效，钻孔的尺寸随着杆的数量而增加，较大的钻孔会降低引伸计准确测量岩石中变形的能力。多导线引伸计可以安装在比多个杆伸长计更小的钻孔中，但是由于难以再现导线中的张力水平以及导线中的蠕变和扭结而不太精确。来自多杆和多导线的应变测量线钻孔引伸计通常定期和手动进行测量，无法连续测量。仪表式岩石锚杆也用于矿井中的应变监测。对于地面控制目的，岩石锚杆需要在螺栓上施加最小的载荷，但是当载荷超过螺栓的抗拉强度时，螺栓和岩体将会失效。可以通过岩石锚杆头部的传感器监测岩石锚杆上的载荷或沿着螺栓长度的应变计。然而，岩石锚杆通常比周围的岩体更硬，这导致螺栓和岩石之间的灰浆滑动。由于岩石与螺栓之间的刚度对比，岩体中的应变测量不准确。

可见采用嵌入式监测方法能获得较好的测量效果，但因为完整岩体中不同能力材料的体积越大，完整岩体的初始应力场将受到扰动越大，应变偏转越大，杆体在围岩中受到不同角度的拉力，会挤压、扭转光纤布拉格光栅应变与温度传感器，造成光纤布拉格光栅应变与温度传感器损坏或脱落失效。尤其是在现有工程实践中，为了获取监测点围岩应变的全部数据，一般需要在一个监测位置布置多个传感器，多个传感器设置在同一杆体上，传感器之间也会积压，导致损坏或脱落失效。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术采用嵌入式监测地下洞室形变的过程中，光纤布拉格光栅应变与温度传感器容易损坏或脱落失效的不足，提供了一种用于测定围岩应变与温度耦合作用的锚杆，通过在锚杆杆体设置光纤布拉格光栅应变与温度传感器，监测围岩在使用锚杆支护过程中的应变变化，本实用新型将光纤布拉格光栅应变与温度传感器设置在由多个套环组成的套筒Ⅰ上，利用套环的组合结构减少传感器受到的来自杆体挤压、扭转的力，避免传感器损坏或脱落失效。

本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：

一种用于测定围岩应变与温度耦合作用的锚杆，包括杆体和锚头，沿杆体轴向在杆体内设有注浆通孔Ⅰ，在杆体外侧壁上设有螺纹，在杆体上套设有与杆体螺纹连接的装配套筒Ⅰ，在所述装配套筒Ⅰ外圆周壁上设有多个光纤布拉格光栅应变与温度传感器；所述装配套筒Ⅰ包括多个相互拼接的套环，沿套环周向在套环一侧端面上设有固定槽，沿套环周向在套环另一侧端面上设有固定卡块，使用时，套环的固定卡块插入相邻套环的固定槽组成装配套筒Ⅰ。