CN206308693U - 一种自测应力的锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自测应力的锚杆，包括锚杆本体、设置于所述锚杆本体插入岩体一端的传感器、设置于所述锚杆本体另一端的数据传输线和用于将所述锚杆固定在岩体内的固定结构、以及与所述数据传输线连接的信号处理装置，在所述锚杆本体的内部设置有用于连接所述传感器和数据传输线的电缆，所述传感器包括均匀设置于其外表面并与周围岩体接触的多个应变片，且所述应变片通过导线与所述传感器的数据接口连接，所述锚杆还包括与所述传感器外表面连接的温度传感器和湿度传感器，且二者也通过导线与所述传感器的数据接口连接。所述锚杆结构简单、使用方便，自动化程度高，实用性广，可用于各种隧道施工和岩壁安全预警系统中，起到远程监控的作用。

Description

一种自测应力的锚杆

技术领域

本实用新型涉及锚杆支护领域，具体地，涉及一种自测应力的锚杆。

背景技术

锚杆作为一种常用的支护形式，被广泛应用于地下工程、隧道施工、岩石边坡等土木工程领域，对维护土岩的稳定性起到了重要作用，尤其是在具有裂隙的岩体中，锚杆对岩体的加固效果十分明显，减少了周围岩体的起裂形变和垮落破坏。在锚杆使用时，将其一端与工程构筑物连接，而另一端伸入地层中，将工程构筑物产生的拉力传递至土体深处，增大承压作用。

在施工过程中，由于地层结构复杂，其局部受力情况发生变化的可能性很大，而且难以被及时发现，会破坏锚杆本身的结构并对工程构筑物的安全造成危害，因此如何对锚杆周围岩体的受力情况进行有效监控和评价成为了新的技术难题。现有的技术手段是通过应变监测仪单独对作业锚杆进行检测，将锚杆逐一接线检查，以判断锚杆是否因受力而发生超过限度的形变；由于实际施工用到的锚杆高达上千根，这种做法不仅程序繁琐，效率低下，浪费了大量的人力物力，而且不能提前发现，只能作为事后补救。随着工程机械化、自动化、智能化水平的不断提高和快速发展，对围岩锚杆支护的应力检测手段和预警技术提出了越来越高的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可以及时检测和监控岩体应力变化的锚杆，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种自测应力的锚杆，包括锚杆本体、设置于所述锚杆本体插入岩体一端的传感器、设置于所述锚杆本体另一端的数据传输线和用于将所述锚杆固定在岩体内的固定结构、以及与所述数据传输线连接的信号处理装置，在所述锚杆本体的内部设置有用于连接所述传感器和数据传输线的电缆，所述传感器包括均匀设置于其外表面并与周围岩体接触的多个应变片，且所述应变片通过导线与所述传感器的数据接口连接。

优选地，所述锚杆还包括与所述传感器外表面连接的温度传感器和湿度传感器，且二者均通过导线与所述传感器的数据接口连接。

优选地，所述信号处理装置还包括无线收发模块，其通过向计算机单元发送数据信息以指导对隧道的加固工作，还通过自动持续地向云服务平台传输数据信息，起到远程监控的作用。

优选地，所述固定结构包括与所述锚杆本体表面螺纹相匹配的螺母以及金属垫片。

优选地，所述传感器的外形为正方体、或正方体去掉若干个对角后形成的多面体、或球体、或表面多处被磨平的球体中的任意一种。

优选地，所述传感器通过均布于其底面的多个安装孔或安装卡口与所述锚杆本体的一端固定连接。

优选地，所述锚杆本体的另一端通过压浆剂进行密封。

本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果：

1、所述锚杆结构简单、使用方便，除了作为锚固的载体，还从多角度测量岩体的应力值，并结合温湿度数据对其进行校准，精准分析出岩体的应力值变化情况，自动化程度高，实用性广。

2、传感器置于锚杆本体的顶端，能够适应复杂的施工现场，不受环境影响，测量更准确；而锚杆采用有线加无线的通信方式，保证了通信质量并防止了通信干扰，能高速有效的处理数据，可广泛适用于各种隧道施工和岩壁安全预警系统中。

3、所述锚杆可配合普通锚杆使用，也无需取出，在工程结束后仍可以持续的进行数据观测与监控。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本实用新型优选实施例的结构示意图；

图中：1锚杆本体、2传感器、3数据传输线、4固定结构、5信号处理模块，6温度传感器、7湿度传感器；21应变片，22导线，23数据接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，一种自测应力的锚杆，包括锚杆本体1、设置于所述锚杆本体1插入岩体一端的传感器2、设置于所述锚杆本体1另一端的数据传输线3和用于将所述锚杆固定在岩体内的固定结构4、以及与所述数据传输线3连接的信号处理装置5，在所述锚杆本体1的内部设置有用于连接所述传感器2和数据传输线3的电缆，所述传感器2包括均匀设置于其外表面并与周围岩体接触的多个应变片21，且所述应变片21通过导线22与所述传感器2的数据接口23连接。

所述锚杆还包括与所述传感器2外表面连接的温度传感器6和湿度传感器7，且二者均通过导线与所述传感器2的数据接口23连接。

所述信号处理装置5还包括无线收发模块，其通过向计算机单元发送数据信息以指导对隧道的加固工作，还通过自动持续地向云服务平台传输数据信息，起到远程监控的作用。

所述固定结构4包括与所述锚杆本体1表面螺纹相匹配的螺母以及金属垫片。

所述锚杆本体1的另一端通过压浆剂进行密封。

在本实施例中，所述传感器2通过均布于其底面的多个安装孔与所述锚杆本体1的一端固定连接。

在本实施例中，所述传感器2的外形为正方体去掉多个对角后形成的多面体，且所述应变片21分别设置于其各个平面上。

该锚杆的工作过程如下：

岩体受力情况发生变化，使应变片21发生超过限度的形变并产生预警信号，信号通过导线21、电缆、以及数据传输线3被输送到信号处理模块5中，信号处理模块5对信号进行计算和分析，再通过无线传输将数据信息分别输送到计算机单元和云服务平台，计算机单元通过收到的数据信息指导对隧道的加固工作，云服务平台通过实时数据的反馈对岩体应力情况进行远程监控。

同时，温度传感器6和湿度传感器7也将其收集到的信号输送到信号处理模块4中进行计算和分析，通过与标准值进行比对，对岩体的应力值变化进行校准，以保证测量数据的精度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。在本实用新型的精神和原则之内，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的任何改进或等同替换，直接或间接运用在其它相关的技术领域，均应包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种自测应力的锚杆，其特征在于，包括锚杆本体(1)、设置于所述锚杆本体(1)插入岩体一端的传感器(2)、设置于所述锚杆本体(1)另一端的数据传输线(3)和用于将所述锚杆固定在岩体内的固定结构(4)、以及与所述数据传输线(3)连接的信号处理装置(5)，在所述锚杆本体(1)的内部设置有用于连接所述传感器(2)和数据传输线(3)的电缆，所述传感器(2)包括均匀设置于其外表面并与周围岩体接触的多个应变片(21)，且所述应变片(21)通过导线(22)与所述传感器(2)的数据接口(23)连接。

2.根据权利要求1所述的自测应力的锚杆，其特征在于，所述锚杆还包括与所述传感器(2)外表面连接的温度传感器(6)和湿度传感器(7)，且二者均通过导线与所述传感器(2)的数据接口(23)连接。

3.根据权利要求2所述的自测应力的锚杆，其特征在于，所述信号处理装置(5)还包括无线收发模块，其通过向计算机单元发送数据信息以指导对隧道的加固工作，还通过自动持续地向云服务平台传输数据信息，起到远程监控的作用。

4.根据权利要求3所述的自测应力的锚杆，其特征在于，所述固定结构(4)包括与所述锚杆本体(1)表面螺纹相匹配的螺母以及金属垫片。

5.根据权利要求4所述的自测应力的锚杆，其特征在于，所述传感器(2)的外形为正方体、或正方体去掉若干个对角后形成的多面体、或球体、或表面多处被磨平的球体中的任意一种。

6.根据权利要求5所述的自测应力的锚杆，其特征在于，所述传感器(2)通过均布于其底面的多个安装孔或安装卡口与所述锚杆本体(1)的一端固定连接。

7.根据权利要求6所述的自测应力的锚杆，其特征在于，所述锚杆本体(1)的另一端通过压浆剂进行密封。