CN213899022U - 一种内撑扩张型拉力与锚固力监测锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内撑扩张型拉力与锚固力监测锚杆，属于地下工程设备领域，为解决常规锚杆锚固力较低、无法实时监测锚杆拉力与锚固力的问题而设计。本实用新型由锚杆杆体、管缝式锚杆套、拉力监测系统、锚固力监测系统组成；所述的锚杆杆体采用三棱柱形结构，内撑管缝式锚杆套使其扩张，从而增大对围岩的锚固力；所述的管缝式锚杆套主体部分为一根纵向开缝的高强度钢管，外侧附有三条纵向三角棱；所述的拉力监测系统可实现对锚杆所受拉力大小的实时监测；所述的锚固力监测系统可以实现对锚杆所受锚固力大小的实时监测。本实用新型结构简单、功能实用性强，能够有效解决现有锚杆的不足，促进地下工程的不断发展。

Description

一种内撑扩张型拉力与锚固力监测锚杆

技术领域

本实用新型属于地下工程设备领域，具体涉及一种锚杆，尤其涉及一种内撑扩张型拉力与锚固力监测锚杆。

背景技术

锚杆是巷道支护中最基本的组成部分，它将巷道的围岩加固在一起，使围岩自身支护自身，锚杆作为地下工程和岩石边坡的主要支护形式之一，对土木工程稳定性的维护起着重要作用，但在理论上对锚杆的作用原理、锚杆的受力以及锚杆荷载传递机理尚未完全清楚。目前常规使用的锚杆中虽然种类繁多，但普遍存在锚固力较低的问题，在施工过程中也无法对锚杆锚固力及锚杆所受拉力进行监测，为了解决以上问题，发明一种既可以通过特殊构造大大增加对围岩的锚固力，又可以实时监测锚杆所受的拉力大小，还可以实时监测锚杆对围岩的锚固力大小及围岩变形情况的内撑扩张型拉力与锚固力监测锚杆，通过对锚杆的实时监测，可实现对锚杆支护质量和围岩应力的监控，以便于在紧要时刻及时调整支护措施及预报险情。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种内撑扩张型拉力与锚固力监测锚杆，该锚杆既可以既可以通过特殊构造大大增加对围岩的锚固力，又可以简便直观的实时监测锚杆所受的拉力大小，还可以实时监测锚杆对围岩的锚固力大小及围岩变形情况，结构简单、实用性强。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种内撑扩张型拉力与锚固力监测锚杆，它由锚杆杆体、管缝式锚杆套、拉力监测系统和锚固力监测系统组成；所述的锚杆杆体与常规的圆柱形杆体不同，此锚杆杆体采用三棱柱形结构，侧棱处磨成圆角状，施工时插入管缝式锚杆套内部，内撑管缝式锚杆套使其扩张，从而增大对围岩的锚固力；所述的管缝式锚杆套主体部分为一根纵向开缝的高强度钢管，可在全长范围内对孔壁施加径向压力和阻止围岩下滑的摩擦力，使围岩处于三向受力状态，外侧附有三条纵向三角棱，可以深入围岩，增大锚固力；所述的拉力监测系统，由三个压力传感器、传感器底座、显示装置组成，压力传感器分布在两个传感器底座中间，传感器底座由螺母固定于锚杆杆体首部；所述的变形监测系统，由三个应变片、信号传输线路、显示装置组成，三个应变片分布于管缝式锚杆套内侧，可以监测出管缝式锚杆套的局部应变，进而反映出管缝式锚杆套和围岩的整体变形情况，由经验公式可推出管缝式锚杆的锚固力。

本实用新型的施工使用方法是：一种内撑扩张型拉力与锚固力监测锚杆，施工时，先计算锚杆钻孔孔径并钻孔，将管缝式锚杆套打入钻孔中，此时管缝式锚杆套外侧的三条纵向三角棱已深插围岩中，在围岩挤压作用下管缝式锚杆套已处于比较稳固的状态，然后将锚杆杆体装上锚盘，将三棱柱形结构的一条棱对准管缝式锚杆套的纵向开缝部位由冲击钻强行打入管缝式锚杆套中，在锚杆杆体的扩撑作用下管缝式锚杆套的纵向孔缝与整体变形会增大，进而大大增加管缝式锚杆套与围岩的挤压力，从而增大锚固力，为了便于锚杆杆体的打入，管缝式锚杆套的纵向开缝前段部分呈由大到小渐变状；安装好拉力监测系统和锚固力监测系统后，监测人员根据显示装置上的拉力数值与应变数据可以得知管缝式锚杆套的变形情况，同时将应变数据经过理论计算得出锚杆的锚固力大小，以实现对锚杆拉力和围岩锚固力的实时监测。

附图说明

图1为本实用新型一种内撑扩张型拉力与锚固力监测锚杆的整体结构示意图。

图2为本实用新型一种内撑扩张型拉力与锚固力监测锚杆中间部位剖视图。

图3为本实用新型一种内撑扩张型拉力与锚固力监测锚杆纵向开缝俯视图。

图4为本实用新型一种内撑扩张型拉力与锚固力监测锚杆拉力监测系统结构示意图。

图5为本实用新型一种内撑扩张型拉力与锚固力监测锚杆拉力监测系统压力传感器部位剖视图。

图6为本实用新型一种内撑扩张型拉力与锚固力监测锚杆应变片部位剖视图。

图例说明：1、锚杆杆体；2、管缝式锚杆套；3、纵向三角棱；4、纵向开缝；5、压力传感器；6、传感器底座；7、显示装置；8、托板；9、应变片。

具体实施方式

如图1所示，一种内撑扩张型拉力与锚固力监测锚杆，由锚杆杆体1、管缝式锚杆套2、拉力监测系统和锚固力监测系统组成；所述的锚杆杆体1与常规的圆柱形杆体不同，此锚杆杆体1由高强度钢制成的三棱柱形结构，侧棱处磨成圆角状，表面带有螺纹，以实现与混凝土的有效粘结；所述的管缝式锚杆套2主体部分为一根纵向开缝的高强度钢管，可在全长范围内对孔壁施加径向压力和阻止围岩下滑的摩擦力，使围岩处于三向受力状态，管缝式锚杆套2外侧附有三条纵向三角棱3，可以深插围岩中，增大锚固力，施工时，先计算锚杆钻孔孔径并钻孔，将管缝式锚杆套2打入钻孔中，此时管缝式锚杆套2外侧的三条纵向三角棱3已深插围岩中，在围岩挤压作用下管缝式锚杆套2已处于比较稳固的状态，然后将锚杆杆体1装上锚盘，将锚杆杆体1三棱柱形结构的一条棱对准管缝式锚杆套2的纵向开缝4由冲击钻强行打入管缝式锚杆套2中，在锚杆杆体1的扩撑作用下管缝式锚杆套2的纵向开缝 4与整体变形会增大，进而大大增加管缝式锚杆套2与围岩的挤压力，从而增大锚固力，为了便于锚杆杆体1的打入，管缝式锚杆套2的纵向开缝4前段部分呈由大到小渐变状；将锚杆杆体1打入管缝式锚杆套2后，向管缝式锚杆套2内部的空隙中注入混凝土以提高整体结构的强度和稳定性，锚杆杆体1长于管缝式锚杆套2，出露的锚杆杆体1首端和尾端由特制的三角孔型托板8和螺母固定即可；所述的拉力监测系统，由三个压力传感器5、传感器底座6、显示装置7组成，压力传感器5分布在两个传感器底座6中间，传感器底座6由螺母固定于锚杆杆体1前端，显示装置7位于最外侧的托板8上，显示装置7与压力传感器5通过信号线相连，锚杆固定后，锚杆前端所受压力挤压传感器底座6，进而使压力传感器5受压，压力传感器5将所受压力值大小通过信号线传递到显示装置7，由力的相互作用可知，显示装置7所显示的压力值大小即为锚杆所受拉力值大小，所述的三个压力传感器5、传感器底座6、显示装置7为一个整体，施工时整体进行安装，便于施工；所述的变形监测系统，由三个应变片9、信号传输线路、显示装置7组成，三个应变片9分布于管缝式锚杆套 2内侧，显示装置7即为上述拉力监测系统的显示装置7，三个应变片9与显示装置7通过信号传输线路相连，信号传输线路分为两段，前半段从显示装置7接出，后半段从应变片9 起，紧贴管缝式锚杆套2接出，施工时，安装好管缝式锚杆套2与锚杆杆体1之后，将两段信号传输线路通过对接头相连接，施工过程中，应变片9可以感知管缝式锚杆套2内侧发生的应变，进而将应变数据传输至显示装置7，监测人员根据应变数据可以得知管缝式锚杆套 2的变形情况，同时通过应变数据经过理论计算得出锚杆的锚固力大小，以实现对围岩锚固力的实时监测。

Claims (1)

1.一种内撑扩张型拉力与锚固力监测锚杆，其特征在于，它由锚杆杆体、管缝式锚杆套、拉力监测系统、锚固力监测系统组成，所述的锚杆杆体采用三棱柱形结构，侧棱处磨成圆角状，施工时插入管缝式锚杆套内部，内撑管缝式锚杆套使其扩张；所述的管缝式锚杆套的主体部分为一根纵向开缝的高强度钢管，外侧附有三条纵向三角棱；所述的拉力监测系统，由三个压力传感器、传感器底座、显示装置组成，压力传感器分布在两个传感器底座中间，传感器底座由螺母固定于锚杆杆体首部；所述的锚固力监测系统，由三个应变片、信号传输线路、显示装置组成，三个应变片分布于管缝式锚杆套内侧。

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