CN208595928U - 一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置 - Google Patents
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Abstract
一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置，以在保证螺纹钢锚杆整体完整性的基础上实现螺纹钢锚杆全应力状态长期监测，并准确监测螺纹钢锚杆的应力、温度变化情况，作为对支护结构受力状态及边坡稳定性进行分析的可靠的数据基础。螺纹钢锚杆上沿其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，形成螺纹钢锚杆－分布式光纤传感器组件。分布式光纤传感器包括沿螺纹钢锚杆断面周向间隔设置的分布式光纤应变传感器、分布式光纤温度传感器，扣件对分布式光纤应变传感器形成多点夹持。螺纹钢锚杆－分布式光纤传感器组件埋设于监测孔内的注浆凝固体内。
Description
技术领域
本实用新型涉及边坡加固工程的监测装置，特别涉及一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置。
背景技术
我国幅员辽阔，三分之二的地区为山地，地理条件十分复杂，滑坡等边坡失稳灾害频频发生，是世界上滑坡地质灾害最严重的国家之一。高速铁路、桥梁这些重要基础设施不可避免的穿越地质灾害易发的高陡边坡区域，边、滑坡灾害已经是影响其正常服役的重要因素。以2010年为例，国土资源部统计的地质灾害数据显示，2010年全国发生地质灾害3万多起，其中边、滑坡事故2万多起，灾害比例超过60％。近期滑坡事故较为突出是深圳“2015.12.20”事故，滑坡覆盖面积约38万平方米，造成近百人伤亡；2015年11月13日，浙江省丽水市莲都区雅溪镇里东村发生山体滑坡，滑坡体规模达30余万立方米，造成26人遇难，11人失联；2017年贵州纳雍县突发山体滑坡，造成多人伤亡或失联；2017年6月24日，四川省阿坝州茂县叠溪镇新磨村发生山体高位垮塌，造成40余户农房、93人失联。与铁路运营直接相关的滑坡有“铁西滑坡”，1980年7月成昆铁路铁西车站内发生了大面积滑坡，越过铁路达25～30米，掩埋铁路长160米，中断行车40天，造成的经济损失仅工程治理费就达2300万元。
在公路、铁路等基础设施建设中，需要对途经的高陡边坡进行加固治理，边坡加固的主要方式之一就是采用锚杆支护的方式提高边坡稳定性。高陡边坡结构在自然环境荷载(雨、雪、地震等)、周边振动荷载(车辆振动、施工爆破等)等联合作用下，会发生长期的累计损伤，并逐步沿着土石界面或岩层不利节理等薄弱面变形，形成地质灾害。因此，认识边坡变形机理、分析边坡动态变化规律、评价边坡处治效果、预报边坡工程可能发生的破坏，从而避免灾害发生的意义十分重大。
目前通过监测锚杆支护结构受力状态分析边坡的稳定性是工程界常用的检测或监测方法。常规锚杆类型中，对于纤维树脂增强锚杆和钢绞线支护结构，有相关报道采用分布式光纤植入到纤维增强树脂锚杆中和将钢绞线中丝替换为感知光纤的方法实现锚杆全应力监测。对于螺纹钢锚杆结构，监测方式有两种：第一，在螺纹钢锚杆中开槽胶粘贴布设分布式光纤传感器监测锚杆力学状态，上述方法存在开槽破坏螺纹钢锚杆螺纹的连续性和对锚杆有损伤的问题；第二，在螺纹钢锚杆端面自由段锚头位置安装压力传感器，对端部应力进行测量，不能实现螺纹钢锚杆全应力监测。
实用新型内容
实用新型所要解决的技术问题是提供一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置，以在保证螺纹钢锚杆整体完整性的基础上实现螺纹钢锚杆全应力状态长期监测，并准确监测螺纹钢锚杆的应力、温度变化情况，作为对支护结构受力状态及边坡稳定性进行分析的可靠的数据基础。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本实用新型的一种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，其特征是：所述螺纹钢锚杆上沿其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，形成螺纹钢锚杆－分布式光纤传感器组件；所述分布式光纤传感器包括沿螺纹钢锚杆断面周向间隔设置的分布式光纤应变传感器、分布式光纤温度传感器，扣件对分布式光纤应变传感器形成多点夹持；所述螺纹钢锚杆－分布式光纤传感器组件埋设于监测孔内的注浆凝固体内，分布式光纤应变传感器和分布式光纤温度传感器的末端通过传输跳线与分布式光纤解调仪相连接。
本实用新型的有益效果是，分布式光纤应变传感器通过扣件多点夹持在螺纹钢锚杆上，螺纹钢锚杆上不开孔、不开槽，在保证螺纹钢锚杆整体完整性的基础上实现螺纹钢锚杆全应力状态长期监测；机械夹持方式确保了螺纹钢锚杆上分布式光纤应变传感器、分布式光纤温度传感器的快速安装，且保持原有锚孔、锚杆的施工方式不变；可准确监测螺纹钢锚杆的应力、温度变化情况，并作为对支护结构受力状态及边坡稳定性进行分析的可靠的数据基础，具有重要的工程应用价值。
附图说明
本说明书包括如下四幅附图：
图1是本实用新型一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置的构成和设置方式示意图；
图2是本实用新型一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置中夹持扣件的立体图；
图3是本实用新型一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置螺纹钢锚杆－分布式光纤传感器组件的立体图；
图4是本实用新型一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置中线弹性杆的立体图。
图中示出构件和对应的标记：基岩10、滑动面11、监测孔12、边坡坡面13、螺纹钢锚杆20、扣件21、中心螺纹孔22、第一轴线向孔23、第二轴向通孔24、锁紧螺栓25、分布式光纤应变传感器31、分布式光纤温度传感器32、传输跳线33、分布式光纤解调仪34、不锈钢保护盒35、护管36、弹性杆37。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
参照图1和图3，本实用新型的一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置，包括螺纹钢锚杆20和沿其长度方向全长设置的分布式光纤传感器。所述螺纹钢锚杆20上沿其长度方向间隔固定设置扣件21，分布式光纤传感器与扣件21连接，形成螺纹钢锚杆－分布式光纤传感器组件。所述分布式光纤传感器包括沿螺纹钢锚杆20断面周向间隔设置的分布式光纤应变传感器31、分布式光纤温度传感器32，扣件21对分布式光纤应变传感器31形成多点夹持。所述螺纹钢锚杆－分布式光纤传感器组件埋设于监测孔12内的注浆凝固体内，分布式光纤应变传感器31和分布式光纤温度传感器32的末端通过传输跳线33与分布式光纤解调仪34相连接。
参照图1，由于分布式光纤应变传感器31通过扣件21多点夹持在螺纹钢锚杆20上，螺纹钢锚杆20上不开孔、不开槽，在保证螺纹钢锚杆20整体完整性的基础上实现螺纹钢锚杆20全应力状态长期监测。机械夹持方式确保了螺纹钢锚杆20上分布式光纤应变传感器31、分布式光纤温度传感器32的快速安装，且保持原有锚孔、锚杆的施工方式不变。可准确监测螺纹钢锚杆20的应力、温度变化情况，并作为对支护结构受力状态及边坡稳定性进行分析的可靠的数据基础，具有重要的工程应用价值。
参照图2和图3，所述扣件21具有中心螺纹孔22、第一轴线向孔23和第二轴向通孔24，中心螺纹孔22的内螺纹与螺纹钢锚杆20的外螺纹相配合。第一轴线向孔23、第二轴向通孔24位于中心螺纹孔22之外，且沿周向间隔设置。
参照图3，沿螺纹钢锚杆20的轴向通过螺纹连接方式设置间隔多个扣件21，扣件21的第一轴线向孔23内插入安装护管36，第一轴线向孔23内则插入安装线弹性杆37，螺纹钢锚杆－分布式光纤传感器组件。分布式光纤温度传感器32设置于护管36内。参照图4，线弹性杆37外壁上具有轴向延伸的安装凹槽，分布式光纤应变传感器31埋设于该安装凹槽内，且与第二线弹性杆37粘结连接，扣件21上设置作用于二线弹性杆37的锁紧螺栓25，形成对分布式光纤应变传感器31的多点夹持。
通常，所述护管36采用具有高抗侧压力的不锈钢管材，所述线弹性杆37采用光面不锈钢钢筋或纤维树脂圆筋。
参照图1，所述分布式光纤应变传感器31、分布式光纤温度传感器32的前端相连接，在护管36、线弹性杆37的前部固定设置不锈钢保护盒35，不锈钢保护盒35将分布式光纤应变传感器31、分布式光纤温度传感器32的前端封装于其内。
以上所述只是用图解说明本实用新型一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置的一些原理，并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。
Claims (6)
1.一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置，包括螺纹钢锚杆(20)和沿其长度方向全长设置的分布式光纤传感器，其特征是：所述螺纹钢锚杆(20)上沿其长度方向间隔固定设置扣件(21)，分布式光纤传感器与扣件(21)连接，形成螺纹钢锚杆－分布式光纤传感器组件；所述分布式光纤传感器包括沿螺纹钢锚杆(20)断面周向间隔设置的分布式光纤应变传感器(31)、分布式光纤温度传感器(32)，扣件(21)对分布式光纤应变传感器(31)形成多点夹持；所述螺纹钢锚杆－分布式光纤传感器组件埋设于监测孔(12)内的注浆凝固体内，分布式光纤应变传感器(31)和分布式光纤温度传感器(32)的末端通过传输跳线(33)与分布式光纤解调仪(34)相连接。
2.如权利要求1所述的一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置，其特征是：所述扣件(21)具有中心螺纹孔(22)、第一轴线向孔(23)和第二轴向通孔(24)，中心螺纹孔(22)的内螺纹与螺纹钢锚杆(20)的外螺纹相配合；第一轴线向孔(23)、第二轴向通孔(24)位于中心螺纹孔(22)之外，且沿周向间隔设置。
3.如权利要求2所述的一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置，其特征是：所述第一轴线向孔(23)内插入安装护管(36)，分布式光纤温度传感器(32)设置于护管(36)内。
4.如权利要求3所述的一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置，其特征是：所述第二轴向通孔(24)内插入安装线弹性杆(37)，线弹性杆(37)外壁上具有轴向延伸的安装凹槽，分布式光纤应变传感器(31)埋设于该安装凹槽内，且与第二线弹性杆(37)粘结连接；所述扣件(21)上设置作用于二线弹性杆(37)的锁紧螺栓(25)。
5.如权利要求4所述的一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置，其特征是：所述分布式光纤应变传感器(31)、分布式光纤温度传感器(32)的前端相连接，在护管(36)、线弹性杆(37)的前部固定设置不锈钢保护盒(35)，不锈钢保护盒(35)将分布式光纤应变传感器(31)、分布式光纤温度传感器(32)的前端封装于其内。
6.如权利要求5所述的一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置，其特征是：所述护管(36)采用具有高抗侧压力的不锈钢管材，所述线弹性杆(37)采用光面不锈钢钢筋或纤维树脂圆筋。
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| CN201821117425.0U CN208595928U (zh) | 2018-07-13 | 2018-07-13 | 一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108692771A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-10-23 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种螺纹钢锚杆全应力光纤监测装置 |
| CN112735787A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-30 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种电力变压器光纤传感器布置方法 |
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2018
- 2018-07-13 CN CN201821117425.0U patent/CN208595928U/zh active Active
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