CN206635826U - 一种基于光纤传感器的边坡应力应变监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于光纤传感器的边坡应力应变监测装置，它包括锚杆，所述锚杆固定于岩土体地层中，在锚杆的锚固段通过粘贴剂紧密粘贴有光纤应变片，所述光纤应变片上连接有信号传输线，在锚杆钻孔中均匀填充有混凝土填芯，所述锚杆的端头设置有台座，所述台座的外端面设置有承压板，所述承压板的外端面设置有紧固器，在台座、承压板和紧固器的外部套装有保护盒。可以用于测试土木工程中锚杆的应力应变，从而评估工程治理效果，以期预测预报。
Description
技术领域
本实用新型属于边坡应力应变监测技术，具体设计一种基于光纤传感器的边坡应力应变监测装置。
背景技术
岩土锚固技术是一种受拉杆件埋入地层中，以提高岩土自身的强度和自稳能力的一门工程技术，由于这种技术大大减轻结构物的自重、节约工程材料并确保工程的安全和稳定，具有显著的经济效益和社会效益，因而目前在工程中得到广泛的应用。我国在20世纪50年代开始应用岩石锚杆，60年代开始大量采用锚固技术，特别是在矿山巷道、铁路隧道、公路隧道、排水隧道等地下工程中大量采用普通粘结型锚杆与喷射混凝土支护。近年来随着高速公路的迅猛发展、在公路边坡、大型滑坡治理中更多地采用了预应力锚索加固技术。但锚固工程的稳定性受到多方面的影响，在长期作用下，锚杆一部分弹性变形转为永久性变形，锚杆锈蚀等都深刻影响工程的安全性能，现实生活中由于锚杆变形破坏造成的重大经济损失数不胜数，如法国的朱克斯坝，几根1300t的锚索仅使用几个月就发生断裂等，因此必须加强对锚固工程的监测预报。为解决上述问题，本文提出一种边坡应力应变监测技术，结构简单，成本低，值得推广使用。
实用新型内容
本实用新型是提供一种基于光纤传感器的边坡应力应变监测技术，可以用于测试土木工程中锚杆的应力应变，从而评估工程治理效果，以期预测预报。
为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案：一种基于光纤传感器的边坡应力应变监测装置，它包括锚杆，所述锚杆固定于岩土体地层中，在锚杆的锚固段通过粘贴剂紧密粘贴有光纤应变片，所述光纤应变片上连接有信号传输线，在锚杆钻孔中均匀填充有混凝土填芯，所述锚杆的端头设置有台座，所述台座的外端面设置有承压板，所述承压板的外端面设置有紧固器，在台座、承压板和紧固器的外部套装有保护盒。
所述锚杆、光纤应变片和信号传输线的外部包裹有防压水膜，在防压水膜的外部套装有波形防护套，所述波形防护套和防压水膜之间均匀填充有环氧树脂填芯。
所述承压板开有圆形小孔，分别为灌浆孔、排气孔、穿线孔和锚杆孔。
所述信号传输线延伸到承压板上的穿线孔，其端头设置在保护盒的内部。
本实用新型有如下有益效果：
1、针对宏观地质巡查难以有效获得边坡体内部的应力应变信息，该实用新型可以监测边坡内部的应力应变，和宏观地质巡查相辅相成，有利于边坡的预警预报。
2、由于采取自动化监测技术，该实用新型可实现对边坡应力应变的不间断全天候监测，监测数据更可靠。
3、采用多种保护措施，可以有效防止由于锈蚀作用而引起的锚杆承载能力降低效应，保障锚固工程的稳定性。
4、相对于高精度激光监测技术，该实用新型结构简单，成本低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型的主视图。
图2为本实用新型的锚杆锚固段及光纤传感分布示意图。
图3为承压板俯视图。
图中：锚杆1、光纤应变片2、信号传输线3、防压水膜4、环氧树脂填芯5、波形防护套6、混凝土填芯7、台座8、承压板9、紧固器10、保护盒11、灌浆孔12、排气孔13、穿线孔14、锚杆孔15。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
如图1-3，一种基于光纤传感器的边坡应力应变监测技术，它包括：锚杆1、光纤应变片2、信号传输线3、防压水膜4、环氧树脂填芯5、波形防护套6、混凝土填芯7、台座8、承压板9、紧固器10、保护盒11；所述锚杆1锚固于岩土体地层中；所述的光纤应变片2通过粘贴剂紧密粘贴于锚杆1的锚固段；所述防压水膜4将锚杆1、光纤应变片2以及信号传输线3紧密包裹；所述环氧树脂填芯5均匀填充与防压水膜4与波形防护套6之间；所述混凝土填芯7均匀填充于锚杆钻孔中；所述承压板9开有圆形小孔，分别为灌浆孔12、排气孔13、穿线孔14、锚杆孔15；所述保护盒11通过信号传输线3接收应力应变信号，并防止锚头锈蚀；本实用新型可以用于测量岩土锚固工程中锚杆的应力应变，从而间接反映边坡的应力应变。
进一步的，所述光纤应变片2通过粘贴剂紧密粘贴于锚杆锚固段，并能够和锚杆同步变形，从而获得锚杆的应力应变信息。
进一步的，所述信号传输线3铺设于锚杆表面，防压水膜4将锚杆1、光纤应变片2以及信号传输线3紧密覆盖，对内部监测装置起保护作用，同时进一步保证锚杆1和光纤应变片2的协调变形。
进一步的，所述环氧树脂填芯5均匀填充与防压水膜4与波形防护套6之间，能很好地防止在长期作用下锚杆的锈蚀作用。
进一步的，所述混凝土填芯7均匀填充于锚杆钻孔中，使锚杆和被锚固岩体同步变形，将应力应变信息传输于光纤应变片，从而间接测量边坡内部的应力应变。
进一步的，所述保护盒11通过信号传输线3接收应力应变信号，经数据处理终端处理测量数据，此外也可以防止锚头锈蚀。
本实用新型的工作过程和工作原理：
1、针对采用锚固工程设计的岩石锚杆或者土层锚杆，在应力应变监测区，布置钻孔，钻孔直径大于锚杆直径。钻孔清孔后，布置锚杆，在锚杆周围浇筑混凝土，并机械夯实，待混凝土完全凝固后，实施应力应变监测。
2、本实用新型采用的是基于OTDR的分布式光纤应力传感器，设光纤受到的微弯扰动(应力变化量)为ΔP，光纤微弯变形为ΔX，其引起相应的微弯损耗变化量为Δα，则有式中为灵敏度系数，测量相应微弯损耗变化量即可读取应力变化量。
3、结合周期性监测数据，即可获取锚杆的应力应变，间接反映边坡的应力应变，此外，通过对监测得到的应力应变数据与锚杆的最大允许应力应变相比较，则可以对锚固工程的稳定性进行预警预报。
通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。
Claims (4)
1.一种基于光纤传感器的边坡应力应变监测装置，其特征在于：它包括锚杆（1），所述锚杆（1）固定于岩土体地层中，在锚杆（1）的锚固段通过粘贴剂紧密粘贴有光纤应变片（2），所述光纤应变片（2）上连接有信号传输线（3），在锚杆钻孔中均匀填充有混凝土填芯（7），所述锚杆（1）的端头设置有台座（8），所述台座（8）的外端面设置有承压板（9），所述承压板（9）的外端面设置有紧固器（10），在台座（8）、承压板（9）和紧固器（10）的外部套装有保护盒（11）。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感器的边坡应力应变监测装置，其特征在于：所述锚杆（1）、光纤应变片（2）和信号传输线（3）的外部包裹有防压水膜（4），在防压水膜（4）的外部套装有波形防护套（6），所述波形防护套（6）和防压水膜（4）之间均匀填充有环氧树脂填芯（5）。
3.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感器的边坡应力应变监测装置，其特征在于：所述承压板（9）开有圆形小孔，分别为灌浆孔（12）、排气孔（13）、穿线孔（14）和锚杆孔（15）。
4.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感器的边坡应力应变监测装置，其特征在于：所述信号传输线（3）延伸到承压板（9）上的穿线孔（14），其端头设置在保护盒（11）的内部。
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