CN204964308U - 高温岩石锚杆拉拔试验监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种实现高温岩石锚杆拉拔试验过程中的应力、应变及能量变化的监测的高温岩石锚杆拉拔试验监测系统，包括在岩石上钻有的温度探头孔和锚杆孔，所述温度探头孔内设有温度探头，所述锚杆孔内设有锚杆，所述锚杆表面位于锚杆孔内的部分设有振弦式钢筋应力计和光纤光栅应变传感器；所述岩石的外表面设有加热板，所述加热板的外表面设有保温材料。本实用新型的高温岩石锚杆拉拔试验监测系统，适用于高温条件下，且整个岩石处在二维静态试验加载中，可以真实模拟高地温隧洞内部情况，实现高温岩石锚杆拉拔试验过程中的应力、应变及能量变化的监测。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种岩石锚杆拉拔试验系统，尤其是一种高温岩石锚杆拉拔试验监测系统。
背景技术
随着我国水利事业的不断发展，西部大开发的不断进行，水利工程施工过程中遇到了不同程度的工程难题，其中高地热、岩爆等复杂地质条件问题就是水利工程引水隧洞施工过程中的重大难题。面对一些列的地质灾害，急需相应的施工措施来解决所遇到的工程难题。如新疆某电站引水隧洞内部有严重的高地热和岩爆问题，严重影响了引水隧洞的施工和电站的运行，其中，针对岩爆问题，拟采用锚杆支护加固岩体，但在高岩温作用下锚杆的锚固性能有待试验，同时其破坏规律也有待研究。
发明专利《锚固材料高温拉拔实验装置及其实验方法》(专利申请号：201410813728.6)发明了一种锚固材料高温拉拔实验装置及其实验方法，此发明可以实现高温下锚固材料的拉拔实验，但是实验在模拟钻孔钢管中进行，与真实的钻孔岩体有一定的差距，最终尽可能得到拉拔试验力，难以得到拉拔过程中应变及能量的变化。
论文《光纤光栅检测的锚杆拉拔实验研究》中，利用光纤光栅传感器测试锚杆轴向应变及应力，但试验在常温中进行，且没有对拉拔试验过程中的能量进行监测，难以满足高地温引水隧洞内部实际工程的需求。
基于现有的锚杆拉拔试验所存在的不足，本实用新型提供一种适用于高温条件下的岩石锚杆拉拔试验监测系统，且整个岩石处在二维静态试验加载中，可以真实模拟高地温隧洞内部情况，实现高温岩石锚杆拉拔试验过程中的应力、应变及能量变化的监测。
实用新型内容
本实用新型提供了一种实现高温岩石锚杆拉拔试验过程中的应力、应变及能量变化的监测的高温岩石锚杆拉拔试验监测系统。
实现本实用新型目的的高温岩石锚杆拉拔试验监测系统，包括在岩石上钻有的温度探头孔和锚杆孔，所述温度探头孔内设有温度探头，所述锚杆孔内设有锚杆，所述锚杆表面位于锚杆孔内的部分设有振弦式钢筋应力计和光纤光栅应变传感器；所述岩石的外表面设有加热板，所述加热板的外表面设有保温材料；
所述岩石的两个对应侧面分别分布有三个声发射探头，所述三个声发射探头的分布成三角形；所述锚杆伸出岩石的一端连接液压千斤顶，所述液压千斤顶连接有锚杆拉拔仪；所述声发射探头连接声发射系统，所述温度探头和加热板连接温度调控系统，所述振弦式钢筋应力计连接振弦读数仪，所述光纤光栅应变传感器连接光纤光栅解调仪。
所述岩石的四个角都钻有一个温度探头孔。
每个所述温度探头孔内沿深度方向均匀分布三个温度探头。
所述锚杆表面沿深度方向均匀分布三个振弦式钢筋应力计和三个光纤光栅应变传感器。
本实用新型的高温岩石锚杆拉拔试验监测系统的有益效果如下：
本实用新型的高温岩石锚杆拉拔试验监测系统，适用于高温条件下，且整个岩石处在二维静态试验加载中，可以真实模拟高地温隧洞内部情况，实现高温岩石锚杆拉拔试验过程中的应力、应变及能量变化的监测。
附图说明
图1为本实用新型的高温岩石锚杆拉拔试验监测系统的结构示意图。
图2为本实用新型的高温岩石锚杆拉拔试验监测系统的温度探头和锚杆的结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，本实用新型的高温岩石锚杆拉拔试验监测系统，包括在岩石1上钻有的温度探头孔16和锚杆孔17，所述温度探头孔16内设有温度探头4，所述锚杆孔17内设有锚杆15，所述锚杆15表面位于锚杆孔17内的部分设有振弦式钢筋应力计5和光纤光栅应变传感器6；所述岩石1的外表面设有加热板2，所述加热板2的外表面设有保温材料3；
所述岩石1的两个对应侧面分别分布有三个声发射探头7，所述三个声发射探头7的分布成三角形；所述锚杆15伸出岩石1的一端连接液压千斤顶9，所述液压千斤顶9连接有锚杆拉拔仪14；所述声发射探头7连接声发射系统10，所述温度探头4和加热板2连接温度调控系统11，所述振弦式钢筋应力计5连接振弦读数仪12，所述光纤光栅应变传感器6连接光纤光栅解调仪13。
所述岩石1的四个角都钻有一个温度探头孔16。
每个所述温度探头孔16内沿深度方向均匀分布三个温度探头4。
所述锚杆15表面沿深度方向均匀分布三个振弦式钢筋应力计5和三个光纤光栅应变传感器6。
本实用新型的高温岩石锚杆拉拔试验监测系统，包括用于加热岩石的加热板以及外边缘的保温材料，监测岩石温度的温度探头，监测应力的振弦式钢筋应力计，监测混凝土与钢筋粘接处温度及应变的光纤光栅应变传感器，监测高温岩石锚杆拉拔试验过程中能量变化的声发射测试系统。立方体的岩石四周及后侧被加热板包围，外边缘铺设保温材料；岩石正面四个角点处钻有温度探头孔，每个温度探头孔内均布三个温度探头；岩石正面中央钻有锚杆孔，锚杆表面沿深度方向均匀分布三个振弦式钢筋应力计和光纤光栅应变传感器；岩石两侧布置有声发射探头，探头布置位置呈空间三角形；不同的传感器分别与相应的监测仪表相连，共同对高温岩石锚杆拉拔试验过程进行监测。
岩石尺寸可为150cm×100cm×100cm，加热板包围在岩石四周及后侧，隔热材料包围在加热板外侧，岩石在二维多点协调电液伺服加载试验系统的作用下，承受二维方向的静态试验加载。
温度探头孔位于岩石正面的四个角点位置，深度为120cm，孔径以刚好将温度探头放入为宜，每个探头孔沿深度方向均匀布置有3个温度探头。
锚杆孔位于岩石正面的中央位置，深度为100cm，孔径为2.8cm，锚杆直径为2.2cm，伸入锚杆孔中的锚杆部分均匀分布有三个振弦式钢筋应力计和光纤光栅应变传感器，并且分别位于锚杆孔内的底部、中央及孔口位置。
声发射能量监测系统采用六个声发射探头对拉拔锚杆进行空间定位，岩石左右两侧分别布置3个声发射探头，每个面的声发射探头呈平面三角形布置形式，最终形成空间三角形布置形式。
监测传感器分别于对应的仪表相连，声发射探头与声发射测试系统相连，温度传感器与温度调控系统相连，振弦式钢筋应力计与振弦读数仪相连，光纤光栅应变传感器与光纤光栅解调仪相连，不同的仪表同时工作，共同完成高温岩石锚杆拉拔试验过程的监测。
高温岩石锚杆拉拔试验是由液压千斤顶与锚杆拉拔仪配合使用来完成的，锚杆拉拔仪可以监测锚杆的拉拔力，并自动记录最大数值。
上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (4)
1.高温岩石锚杆拉拔试验监测系统，其特征在于：包括在岩石上钻有的温度探头孔和锚杆孔，所述温度探头孔内设有温度探头，所述锚杆孔内设有锚杆，所述锚杆表面位于锚杆孔内的部分设有振弦式钢筋应力计和光纤光栅应变传感器；所述岩石的外表面设有加热板，所述加热板的外表面设有保温材料；
所述岩石的两个对应侧面分别分布有三个声发射探头，所述三个声发射探头的分布成三角形；所述锚杆伸出岩石的一端连接液压千斤顶，所述液压千斤顶连接有锚杆拉拔仪；所述声发射探头连接声发射系统，所述温度探头和加热板连接温度调控系统，所述振弦式钢筋应力计连接振弦读数仪，所述光纤光栅应变传感器连接光纤光栅解调仪。
2.根据权利要求1所述的高温岩石锚杆拉拔试验监测系统，其特征在于：所述岩石的四个角都钻有一个温度探头孔。
3.根据权利要求1或2所述的高温岩石锚杆拉拔试验监测系统，其特征在于：每个所述温度探头孔内沿深度方向均匀分布三个温度探头。
4.根据权利要求1或2所述的高温岩石锚杆拉拔试验监测系统，其特征在于：所述锚杆表面沿深度方向均匀分布三个振弦式钢筋应力计和三个光纤光栅应变传感器。
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