一种松紧度测试锚杆及松紧度测试系统技术方案

一种松紧度测试锚杆及松紧度测试系统，涉及锚固技术领域。松紧度测试锚杆包括杆体、垫板、螺母和压电传感器。垫板具有第一垫板面和第二垫板面，杆体贯穿第一垫板面和第二垫板面。杆体设有与螺母配合的外螺纹，螺母与杆体通过螺纹可拆卸连接。第二垫板面凹设有容置槽，容置槽容置有第一压电传感器，螺母的外壁设置有第二压电传感器。其能够反映出自身局部以及整体松紧度变化情况，进而反映出锚固结构的松紧度状况，操作简便、灵敏度高。松紧度测试系统包括以上松紧度测试锚杆、数据线和数据采集装置，第一压电传感器和第二压电传感器均通过数据线与数据采集装置连接。其能够反映松紧度测试锚杆以及整个锚固结构的松紧度；灵敏度高、简单实用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锚固
，具体而言，涉及一种松紧度测试锚杆及松紧度测试系统。
技术介绍
锚杆支护是通过围岩内部的锚杆改变围岩本身的力学状态，在洞室周围形成一个整体而又稳定的岩石带，利用锚杆与围岩共同作用，达到维护洞室稳定的目的。锚杆支护属于一种积极防御的支护方法，其具有支护效果优良、用料省、施工简单、有利于机械化操作、施工速度快等优点，近年来广泛应用于地下工程支护领域，对于降低成本和减少事故发挥了重要作用。压电陶瓷传感技术是随着压电陶瓷的发展而出现的崭新的传感技术，其中压电电圈可以施加各种保护形式(如金属保护、大理石保护、混凝土保护等)，压电陶瓷能将微弱的机械振动转化为电信号，具有高度敏感性，且测量精度高，体积小、不吸潮、寿命长，在地下工程领域中具有非常广阔的应用前景。本申请的专利技术人发现：在锚杆施做后，受应力松弛、围岩位移等各种因素的影响，螺母与垫板间的松紧度将发生变化，而锚杆松紧度变化特征与杆体的力学性态息息相关，因此，监测锚杆松紧程度于施工、设计等方面具有重要意义。目前尚未有对锚杆施做后螺母与垫板间的松紧度测试的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种松紧度测试锚杆，其能够准确反映出自身局部以及整体的受力变化情况，进而反映出整个锚固结构的松紧变化程度，且操作简便、灵敏度高。本专利技术的另一目的在于提供一种松紧度测试系统，其能够准确测量其局部以及整体的受力变化情况，进而反映整个锚固结构的松紧变化程度；灵敏度高、操作简便、简单实用。本专利技术的实施例是这样实现的：一种松紧度测试锚杆，包括杆体、垫板、螺母和压电传感器，垫板具有用于抵接围岩的第一垫板面和相对第一垫板面设置的第二垫板面，杆体贯穿第一垫板面和第二垫板面；杆体设有与螺母配合的外螺纹，螺母与杆体通过螺纹可拆卸连接。压电传感器包括第一压电传感器和第二压电传感器，第二垫板面凹设有容置槽，容置槽容置有第一压电传感器，螺母的外壁设置有第二压电传感器。其能够准确反映出自身局部以及整体的受力变化情况，进而反映出整个锚固结构的松紧变化程度，且操作简便、灵敏度高。一种松紧度测试系统，包括上述的松紧度测试锚杆，测力系统还包括数据线和数据采集装置，第一压电传感器和第二压电传感器均通过数据线与数据采集装置连接。其能够准确测量松紧度测试锚杆局部以及整体的受力变化情况，进而反映整个锚固结构的松紧变化程度；灵敏度高、操作简便、简单实用。本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术提供的松紧度测试锚杆具有杆体、垫板和螺母。在松紧度测试锚杆安装完成的情况下，垫板的第一垫板面与围岩抵接，杆体贯穿垫板并嵌设于围岩，杆体的远离围岩一端则通过螺纹与螺母可拆卸连接，螺母与垫板抵接。本申请的专利技术人发现：正常情况下，松紧度测试锚杆与围岩是紧密连接的，螺母与垫板之间的松紧度也是基本稳定的；当松紧度测试锚杆与围岩的连接出现松动时，或围岩膨胀使松紧度测试锚杆的松紧度发生变化时，垫板与螺母之间的松紧度会发生改变，即可以通过检测垫板与螺母之间的松紧度变化情况来反映松紧度测试锚杆以及整个锚固结构的松紧变化程度。本专利技术提供的松紧度测试锚杆通过在垫板的第二垫板面设置第一压电传感器，以及在螺母的外壁设置第二压电传感器，将垫板与螺母之间的作用力变化转换成电信号的变化。通常采用的应变测量法、锚杆测力计测量法等，在锚杆松紧度变化较小的情况下，应变与轴力的变化往往并不明显，采用通常采用的应变测量法、锚杆测力计测量法等精确度和准确度均很低，甚至检测不到变化。本专利技术通过将垫板与螺母之间的松紧度变化转换成电信号的变化，大大提高了测量精确度、准确度与灵敏度，而垫板与螺母之间的松紧度变化即可间接反映松紧度测试锚杆整体及锚固结构整体松紧度的变化。本专利技术采用将第一压电传感器容置于第二垫板面的容置槽，提高了第一压电传感器对垫板的形变及松紧度的变化情况的感应灵敏度，提高了第一压电传感器与第二压电传感器反映垫板与螺母之间松紧度变化的灵敏度，进而有利于反映松紧度测试锚杆及整个锚固结构的松紧度变化情况及松紧变化程度。操作简单、灵敏度高。本专利技术提供的测力系统能够准确测量松紧度测试锚杆的垫板与螺母之间的松紧度变化，间接反映出松紧度测试锚杆局部以及整体的松紧度变化情况，进而反映出整个锚固结构的松紧变化程度；灵敏度高、操作简便，简单实用。截至目前，国内外对锚杆施做后螺母与垫板间的松紧度测试尚未见有，尤其是将压电陶瓷传感器布设到螺母和垫板上来监测锚杆的松紧度更是未有先例。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。图1为本专利技术实施例1所提供的松紧度测试锚杆的示意图；图2为图1中的A区域的局部放大图；图3为本专利技术实施例2所提供的松紧度测试锚杆的示意图；图4为本专利技术实施例3所提供的松紧度测试测力系统的示意图。图标：100-松紧度测试锚杆；200-松紧度测试锚杆；110-杆体；120-垫板；121-第一垫板面；122-第二垫板面；122a-容置槽；123-凹部；124-凸部；130-螺母；140-第一压电传感器；150-第二压电传感器；160-填充粘结物；220-垫板；300-松紧度测试系统；310-数据线；320-数据采集装置。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“平行”等并不表示要求部件绝对平行，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种松紧度测试锚杆，包括杆体、垫板、螺母和压电传感器；所述垫板具有用于抵接围岩的第一垫板面和相对所述第一垫板面设置的第二垫板面，所述杆体贯穿所述第一垫板面和所述第二垫板面，所述杆体设有与所述螺母配合的外螺纹，所述螺母与所述杆体通过螺纹可拆卸连接；其特征在于，所述压电传感器包括第一压电传感器和第二压电传感器，所述第二垫板面凹设有容置槽，所述容置槽容置有第一压电传感器，所述螺母的外壁设置有第二压电传感器。

【技术特征摘要】
1.一种松紧度测试锚杆，包括杆体、垫板、螺母和压电传感器；所述垫板具有用于抵接围岩的第一垫板面和相对所述第一垫板面设置的第二垫板面，所述杆体贯穿所述第一垫板面和所述第二垫板面，所述杆体设有与所述螺母配合的外螺纹，所述螺母与所述杆体通过螺纹可拆卸连接；其特征在于，所述压电传感器包括第一压电传感器和第二压电传感器，所述第二垫板面凹设有容置槽，所述容置槽容置有第一压电传感器，所述螺母的外壁设置有第二压电传感器。2.根据权利要求1所述的松紧度测试锚杆，其特征在于，所述容置槽为多个，多个所述容置槽沿所述杆体的周向均匀间隔设置，每个所述容置槽中均容置有所述第一压电传感器。3.根据权利要求1所述的松紧度测试锚杆，其特征在于，所述容置槽还容置有用于填充所述第一压电传感器与所述容置槽之间的间隙的填充粘结...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋钢兵，汪波，张哲，霍林生，
申请(专利权)人：大连理工大学，西南交通大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21