一种玄武岩纤维筋的锚索及其监测系统技术方案

本发明专利技术公开一种玄武岩纤维筋的锚索及其监测系统，锚索包括玄武岩纤维筋、第一安装件和两个中空管，两个所述中空管分别套设在所述玄武岩纤维筋的两端并与所述玄武岩纤维筋粘接，一个中空管伸入锚孔内并靠近其孔底，另一个中空管位于所述锚孔的孔口处，第一安装件上设有与中空管相匹配的第一安装孔，第一安装件通过所述第一安装孔套设在位于所述锚孔孔口处的中空管上并与其连接，所述第一安装件与锚孔孔口的岩体表面相抵，且所述锚孔的锚固段内填充有粘接剂，所述锚孔的自由段内填充有填充物。本发明专利技术所述锚索利用玄武岩纤维筋代替传统的钢丝束或钢绞线，有效提升了锚索的锚固能力，避免了在地下富水环境下的钢丝束或钢绞线腐蚀问题。

【技术实现步骤摘要】
一种玄武岩纤维筋的锚索及其监测系统
本专利技术涉及一种基础工程
，具体涉及一种玄武岩纤维筋的锚索及其监测系统。
技术介绍
锚索(杆)是煤矿巷道、水电边坡、隧道围岩的重要支护手段，主要是用于加固岩体。锚索(杆)作为深入地层的受拉构件，它一端与工程构筑物连接，另一端深入地层中，整根锚索(杆)分为自由段和锚固段，自由段是指将锚索(杆)锚头处的拉力传至锚固体的区域，其功能是对锚杆施加预应力。预应力锚索锚固技术是解决高陡库岸边坡岩体稳定性的关键技术。目前库岸边坡预应力锚索锚固材料大多以钢筋和水泥砂浆为主，在地下水的长期浸泡、环境温度的改变、张拉力的波动变化等因素影响下，多存在因钢筋腐蚀引起的耐久性问题，工程中因预应力损失导致锚固失效的实例屡见不鲜。随着材料科学不断发展进步，国内外开展了大量的新型纤维增强复合材料锚杆来替代传统的钢锚杆研究工作，其中，玄武岩纤维筋的抗拉强度≥1100MPa，可达普通螺纹钢的4倍，密度是普通钢筋的1/3～1/4，还具有耐酸碱腐蚀性能好、高温条件下稳定性高和原材料成本低等优点，是岩土锚固结构中钢筋的良好替代品，具有广泛的工程应用价值，近年来受到越来越多的关注，锚杆杆体、锚固体不再局限于钢筋和水泥砂浆。目前有工程和科研人员尝试将玄武岩纤维筋代替金属锚杆应用于实际工程中，但其抗压抗剪性能较差，难以直接对其进行锚固张拉，因此，如何将玄武岩纤维筋应用到锚索的制备中，是工程技术人员成功应用玄武岩纤维筋新型锚索的亟待解决的关键技术难题。此外，由于库岸边坡地质环境复杂，锚索工程具有隐蔽性，对其工程质量评价和周期性环境变化过程中的长期耐久性监测也具有一定难度。
技术实现思路
为解决上述库岸边坡水位变动带岩体劣化防控的技术难题，本专利技术提供一种玄武岩纤维筋的锚索及其监测系统。一种玄武岩纤维筋的锚索，包括玄武岩纤维筋、第一安装件和两个中空管，两个所述中空管分别套设在所述玄武岩纤维筋的两端并与所述玄武岩纤维筋粘接，其中，一个所述中空管伸入锚孔内并靠近其孔底，另一个所述中空管位于所述锚孔的孔口处，所述第一安装件上设有与所述中空管相匹配的第一安装孔，所述第一安装件通过所述第一安装孔套设在位于所述锚孔孔口处的中空管上并与其连接，所述第一安装件与锚孔孔口的岩体表面相抵，且所述锚孔的锚固段内填充有粘接剂，所述锚孔的自由段内填充有填充物。优选地，还包括第二安装件，所述第二安装件上设有与所述中空管匹配的第二安装孔，所述第二安装件设置在所述锚孔内，且所述第二安装件套设在位于所述锚孔内的中空管上并与其连接。优选地，所述中空管的外壁设有外螺纹，所述第一安装孔和所述第二安装孔的孔壁上均设有与所述中空管上的外螺纹相匹配的内螺纹，所述第一安装件和所述第二安装件分别与对应的所述中空管螺纹连接。优选地，两个所述中空管上分别螺纹连接有螺母，且位于所述锚孔孔口处的所述中空管上的螺母与所述第一安装件相抵，位于锚孔孔底的所述中空管上的螺母与所述第二安装件相抵。优选地，所述第一安装件和所述第二安装件均为圆盘，所述圆盘的中部设有通孔并构成所述第一安装孔和第二安装孔，两个所述圆盘的一侧或两侧分别设有与所述通孔同轴分布的环形凸台，且所述环形凸台的外壁面为弧面，所述螺母与对应所述环形凸台相抵。优选地，还包括多个对中支架，多个所述对中支架分别设置在两个所述中空管之间，且多个所述对中支架在两个所述中空管之间沿所述玄武岩纤维筋的长度方向间隔分布，多个所述对中支架均与所述玄武岩纤维筋连接。优选地，还包括呈锥形筒状结构的导向帽，所述导向帽设置在所述锚孔靠近其孔底的位置，且其锥底端同轴套设在位于锚孔孔底的所述中空管远离所述玄武岩纤维筋的一端，并与所述中空管连接。优选地，所述对中支架和所述导向帽的材质均为玄武岩纤维材料。本专利技术所述锚索利用玄武岩纤维筋代替传统的钢丝束或钢绞线，有效提升了锚索的锚固能力，避免了在地下富水环境下的钢丝束或钢绞线腐蚀问题，有利于提高所述锚索的耐久性；且筋材成本更低，质量轻，耐腐蚀，抗拉性能好，适用于库岸边坡涉水岩体加固工程。所述玄武岩纤维筋的锚索利用粘接剂将玄武岩纤维筋与中空管粘接，方便制作，避免锚具直接作用于玄武岩纤维筋造成其端头部位的应力集中而导致的脆性破坏，有效提升了玄武岩纤维筋的延伸率。一种玄武岩纤维筋的锚索的监测系统，包括分布式光纤、光纤格栅和解调仪，所述分布式光纤设置在所述玄武岩纤维筋上，且所述分布式光纤沿所述玄武岩纤维筋的长度方向分布，所述分布式光纤的两端均伸出所述锚孔，所述光纤格栅安装在伸出所述锚孔的所述中空管上，且所述分布式光纤的一端与所述光纤格栅的一端连接，所述光纤格栅的另一端和所述分布式光纤的另一端分别与所述分布式调解仪连接。优选地，所述分布式光纤设有多条，多条所述分布式光纤在所述玄武岩纤维筋上沿其长度方向依次设置，每条所述分布式光纤在所述玄武岩纤维筋上沿其长度方向分布，每相邻的两条所述分布式光纤相互靠近的一端相互连接，位于所述玄武岩纤维筋两端的两个所述分布式光纤相互远离的一端均伸出所述锚孔。本专利技术所述监测系统的工作原理如下：在玄武岩纤维筋预应力锚索受到地下水长期浸泡、环境温度改变、张拉力波动变化等因素影响下，引起预应力锚索的锚头以及沿程不同部位的张拉力与空间位置变化，从而导致锚索沿程不同部位的分布式光纤应变的变化，通过分布式解调技术可解调出光纤中散射光光谱的变化，反演出光纤的温度与应力的变化，从而实现玄武岩纤维筋预应力锚索长期运行状态的动态监测。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明。本专利技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例1所述玄武岩纤维筋的锚索的结构示意图；图2为本专利技术实施例1所述对中支架的结构示意图；图3为本专利技术实施例2所述监测系统的结构示意图。附图标记的具体含义为：1、玄武岩纤维筋；2、圆盘；2a、第一安装件；2b、第二安装件；3、中空管；4、粘接剂；5、螺母；6、对中支架；61、插孔；62、小孔；7、导向帽；10、分布式光纤；20、光纤格栅；30、解调仪。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式以下结合附图1-3对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
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【技术保护点】
1.一种玄武岩纤维筋的锚索，其特征在于，包括玄武岩纤维筋(1)、第一安装件(2a)和两个中空管(3)，两个所述中空管(3)分别套设在所述玄武岩纤维筋(1)的两端并与所述玄武岩纤维筋(1)粘接，其中，一个所述中空管(3)伸入锚孔内并靠近其孔底，另一个所述中空管(3)位于所述锚孔的孔口处，所述第一安装件(2a)上设有与所述中空管(3)相匹配的第一安装孔，所述第一安装件(2a)通过所述第一安装孔套设在位于所述锚孔孔口处的中空管(3)上并与其连接，所述第一安装件(2a)与锚孔孔口的岩体表面相抵，且所述锚孔的锚固段内填充有粘接剂(4)，所述锚孔的自由段内填充有填充物。/n

【技术特征摘要】
1.一种玄武岩纤维筋的锚索，其特征在于，包括玄武岩纤维筋(1)、第一安装件(2a)和两个中空管(3)，两个所述中空管(3)分别套设在所述玄武岩纤维筋(1)的两端并与所述玄武岩纤维筋(1)粘接，其中，一个所述中空管(3)伸入锚孔内并靠近其孔底，另一个所述中空管(3)位于所述锚孔的孔口处，所述第一安装件(2a)上设有与所述中空管(3)相匹配的第一安装孔，所述第一安装件(2a)通过所述第一安装孔套设在位于所述锚孔孔口处的中空管(3)上并与其连接，所述第一安装件(2a)与锚孔孔口的岩体表面相抵，且所述锚孔的锚固段内填充有粘接剂(4)，所述锚孔的自由段内填充有填充物。


2.根据权利要求1所述的玄武岩纤维筋的锚索，其特征在于，还包括第二安装件(2b)，所述第二安装件(2b)上设有与所述中空管(3)匹配的第二安装孔，所述第二安装件(2b)设置在所述锚孔内，且所述第二安装件(2b)套设在位于所述锚孔内的中空管(3)上并与其连接。


3.根据权利要求2所述的玄武岩纤维筋的锚索，其特征在于，所述中空管(3)的外壁设有外螺纹，所述第一安装孔和所述第二安装孔的孔壁上均设有与所述中空管(3)上的外螺纹相匹配的内螺纹，所述第一安装件(2a)和所述第二安装件(2b)分别与对应的所述中空管(3)螺纹连接。


4.根据权利要求3所述的玄武岩纤维筋的锚索，其特征在于，两个所述中空管(3)上分别螺纹连接有螺母(5)，且位于所述锚孔孔口处的所述中空管(3)上的螺母(5)与所述第一安装件(2a)相抵，位于锚孔孔底的所述中空管(3)上的螺母(5)与所述第二安装件(2b)相抵。


5.根据权利要求4所述的玄武岩纤维筋的锚索，其特征在于，所述第一安装件(2a)和所述第二安装件(2b)均为圆盘(2)，所述圆盘(2)的中部设有通孔并构成所述第一安装孔和第二安装孔，两个所述圆盘(2)的一侧或两侧分别设有与所述通孔同轴分布的环形凸台，且所述环形凸台的外壁面为弧面，...

【专利技术属性】
技术研发人员：代贞伟，付小林，张晨阳，郭进军，杜志刚，叶润青，连志鹏，
申请(专利权)人：中国地质调查局武汉地质调查中心中南地质科技创新中心，
类型：发明
国别省市：湖北;42