CN216920379U - 一种用于滑坡预警的智能锚杆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于滑坡预警的智能锚杆，包括圆心处设有沉孔的圆柱状的FRP锚杆，沉孔的深度小于FRP锚杆的长度，其特征在于：所述FRP锚杆的沉孔内设有三根横向放置的毛细钢管，每两根毛细钢管之间设有一定的间隙作为环氧树脂锚固段，每根毛细钢管外壁均与与FRP锚杆内壁之间固定连接，毛细钢管内设有光纤传输部，光纤传输部一端与FRP锚杆底部固定连接，光纤传输部另一端设有光纤解调部；解决了边坡滑坡难以准确、及时、全面监测的困境，具有较强的适用性及市场竞争力，将滑坡监测转化为材料传感特性的变化监测，提供了新方法，开拓了滑坡监测的思路，为保障工程安全建设和运营提供技术支持。
Description
技术领域
本实用新型属于工程检测技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种用于滑坡预警的智能锚杆。
背景技术
岩土边坡的滑坡一直是岩土工程建设中经常遇到的主要灾害之一，随着房屋、道路、桥梁等基础设施的建设，基坑边坡、山体边坡、路基边坡都需要应用锚杆加固，尤其在对于周边有人活动的山体边坡与基坑边坡，不仅需要用锚杆支护，还需要对滑坡灾害进行预警。现有的方法需要再专门设置监测仪器，存在诸多问题，因此，需要提出更先进的在线监测方法。
在光纤传感领域，OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)被广泛应用于光缆线路的维护、施工之中，进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。OTDR测量的基本原理是分析光纤中后向散射光或前向散射光的方法测量因散射、吸收等原因产生的光纤传输损耗和各种结构缺陷引起的结构性损耗。当光纤某一点受温度或应力作用时，该点的散射特性将发生变化，因此可通过显示损耗与光纤长度的对应关系来检测外界信号分布于传感光纤上的扰动信息。同时，OTDR设备的价格在市场上亦具有竞争力，绝大部分产品低于10万元。
基于OTDR技术，本实用新型将边坡滑坡转换成对光纤传光损耗的检测，可以实现低成本、高效率的边坡滑坡预警。
实用新型内容
本实用新型的目的是在于克服现有技术中的不足，提出一种用于滑坡预警的智能锚杆。
为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种用于滑坡预警的智能锚杆，包括圆心处设有沉孔的圆柱状的FRP锚杆，沉孔的深度小于FRP锚杆的长度，所述FRP锚杆的沉孔内设有三根横向放置的毛细钢管，每两根毛细钢管之间设有一定的间隙作为环氧树脂锚固段，每根毛细钢管外壁均与与FRP 锚杆内壁之间固定连接，毛细钢管内设有光纤传输部，光纤传输部一端与FRP 锚杆底部固定连接，光纤传输部另一端设有光纤解调部。
进一步的，所述光纤传输部包括FRP支架、三根传感光纤和光纤传感器；其中FRP支架为三块相同大小的矩形块焊接而成，三块矩形块两两之间的夹角均为120°。
进一步的，所述光纤传感器设置于所述沉孔底部且嵌入FRP锚杆内底部不与所述毛细钢管接触。
进一步的，所述三根传感光纤分别放置于所述FRP支架三个120°夹角内，传感光纤的一端与所述光纤传感器连接，传感光纤的另一端与所述光纤解调部连接。
进一步的，所述光纤解调部包括传感光纤引线和OTDR光纤解调仪，其中，传感光纤引线一端与所述传感光纤连接，传感光纤引线另一端与OTDR光纤解调仪连接。
采用本实用新型方案，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、采用了传感光纤变形，解决了边坡滑坡难以准确、及时、全面监测的困境，具有较强的适用性及市场竞争力；
2、将滑坡监测转化为材料传感特性的变化监测，提供了新方法，开拓了滑坡监测的思路，为保障工程安全建设和运营提供技术支持；
3、传感结构简单，大范围布设的传感成本低，市场竞争力强，为保障国家基础设施安全和财产安全产生有益效果。
以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。
附图说明
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本实用新型的示意图；
图2为本实用新型的截面示意图；
图3为本实用新型的工作状态示意图；
图中标记为：1、FRP锚杆；2、毛细钢管；3、FRP支架；4、传感光纤；5、光纤传感器；6、传输光纤引线；7、OTDR光纤解调仪；8、环氧树脂锚固段； 9、滑坡面；
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本实用新型的实用新型构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
图1为本实用新型的示意图；如图1所示的一种用于滑坡预警的智能锚杆，包括圆心处设有沉孔的圆柱状的FRP锚杆1，沉孔的深度小于FRP锚杆1的长度， FRP锚杆1的沉孔内设有三根横向放置的毛细钢管2，每两根毛细钢管2之间设有一定的间隙作为环氧树脂锚固段8，每根毛细钢管2外壁均与与FRP锚杆1内壁之间固定连接，毛细钢管2内设有光纤传输部，光纤传输部一端与FRP锚杆1 底部固定连接，光纤传输部另一端设有光纤解调部。
图2为本实用新型的截面示意图；图3为本实用新型的工作状态示意图；如图2和图3所示的光纤传输部包括FRP支架3、三根传感光纤4和光纤传感器 5；其中FRP支架3为三块相同大小的矩形块焊接而成，三块矩形块两两之间的夹角均为120°；光纤传感器5设置于沉孔底部且嵌入FRP锚杆1内底部不与毛细钢管2接触；三根传感光纤4分别放置于所述FRP支架3三个120°夹角内，传感光纤4的一端与光纤传感器5连接，传感光纤4的另一端与光纤解调部连接；光纤解调部包括传感光纤引线6和OTDR光纤解调仪7，其中，传感光纤引线6一端与传感光纤5连接，传感光纤引线6另一端与OTDR光纤解调仪7连接。
实施例
将三根传感光纤4按设计要求预张拉预张拉到极限荷载的80％、60％、40％，在智能锚杆使用时，FRP锚杆1会在滑坡作用下，在滑坡面产生剪切变形，在 FRP锚杆1变形时会拉伸对应毛细钢管2内的传感光纤5，然后三根传感光纤4 会随着滑坡的发展依次从高预应力到低预应力度断裂，使其在该段光损显著增大，通过OTDR技术可直接检测出渗漏位置并根据所断裂的传感光纤5判断滑坡发展的程度，从而实现边坡滑坡预警功能；其中传感光纤5的外径小于毛细钢管2的内径，使传感光纤5与毛细钢管2之间形成间隙，减少传感光纤5与毛细钢管2之间的摩擦，从而减少传感光纤5的初始光损，提升了智能锚杆的精确度。
上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于滑坡预警的智能锚杆，包括圆心处设有沉孔的圆柱状的FRP锚杆，沉孔的深度小于FRP锚杆的长度，其特征在于：所述FRP锚杆的沉孔内设有三根横向放置的毛细钢管，每两根毛细钢管之间设有一定的间隙作为环氧树脂锚固段，每根毛细钢管外壁均与FRP锚杆内壁之间固定连接，毛细钢管内设有光纤传输部，光纤传输部一端与FRP锚杆底部固定连接，光纤传输部另一端设有光纤解调部。
2.按照权利要求1所述的一种用于滑坡预警的智能锚杆，其特征在于，所述光纤传输部包括FRP支架、三根传感光纤和光纤传感器；其中FRP支架为三块相同大小的矩形块焊接而成，三块矩形块两两之间的夹角均为120°。
3.按照权利要求2所述的一种用于滑坡预警的智能锚杆，其特征在于，所述光纤传感器设置于所述沉孔底部且嵌入FRP锚杆内底部不与所述毛细钢管接触。
4.按照权利要求2所述的一种用于滑坡预警的智能锚杆，其特征在于，所述三根传感光纤分别放置于所述FRP支架三个120°夹角内，传感光纤的一端与所述光纤传感器连接，传感光纤的另一端与所述光纤解调部连接。
5.按照权利要求4所述的一种用于滑坡预警的智能锚杆，其特征在于，所述光纤解调部包括传感光纤引线和OTDR光纤解调仪，其中，传感光纤引线一端与所述传感光纤连接，传感光纤引线另一端与OTDR光纤解调仪连接。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113624138A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-09 | 内蒙古大学 | 滑坡风险识别方法、装置、电子设备、存储介质及系统 |
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2021
- 2021-07-22 CN CN202121667145.9U patent/CN216920379U/zh active Active
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| CN113624138A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-09 | 内蒙古大学 | 滑坡风险识别方法、装置、电子设备、存储介质及系统 |
| CN113624138B (zh) * | 2021-08-16 | 2024-02-27 | 内蒙古大学 | 滑坡风险识别方法、装置、电子设备、存储介质及系统 |
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