一种中空注浆智能锚杆制造技术

本实用新型专利技术公开了一种中空注浆智能锚杆，涉及铁路隧道与边坡支护工程的智能监测技术领域，解决现有锚杆体表面开槽安装光纤传感器对锚杆体本身造成损伤的技术问题，包括锚杆体、固紧螺帽、垫板、止浆塞和锚头，所述锚头设置在锚杆体的底端，所述固紧螺帽、垫板、止浆塞从上到下依次套设在锚杆体上，还包括薄壁钢管、至少一个光纤应变传感器和至少一个光纤温度传感器，所述光纤应变传感器和光纤温度传感器嵌于薄壁钢管的外壁，所述薄壁钢管的外壁通过粘结材料与锚杆体内壁连接；本实用新型专利技术，不损伤锚杆体本身，通过设置的光纤应变传感器和光纤温度传感器可以实现锚固体服役状态及温度的实时监测，为锚固体的稳定性预警提供数据支撑的优点。支撑的优点。支撑的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种中空注浆智能锚杆


[0001]本技术涉及铁路隧道与边坡支护工程的智能监测
，更具体的是涉及锚杆


技术介绍

[0002]中空注浆锚杆主要应用在我国铁路隧道与边坡支护领域，能够实现对隧道的加固和超前支护，在我国高速铁路“八纵八横”网络的建设过程中，铁路隧道的安全施工及稳定运营是亟待研究的课题，尤其在2018年我国全面启动的川藏铁路规划建设中，隧道占比高达83％，因此中空注浆锚杆的需求量大幅增加。而基于中空注浆锚杆体的服役状态来监测铁路隧道的安全施工及稳定运营已成为一种有效监测手段，因此亟待一种能实时在线监测锚杆服役状态，进而监测预警锚固体稳定性的智能锚杆。
[0003]关于中空注浆智能锚杆的应用，目前只停留在一些传统的监测检测手段，无法通过实时监测锚杆的服役状态来监测锚固体的稳定性。传统监测检测手段有：通过注浆量及注浆压力等参数推断锚杆锚固质量，如专利CN 205876364 U(一种中空智能注浆锚杆)，通过在止浆塞部位粘贴压力芯片来检测注浆是否饱满，从而推断锚杆锚固质量，但无法对锚杆受力状态进行实时监测；利用锚索应力计或粘贴应变片的方式对中空注浆锚杆的轴力或少数断面的应力应变进行检测，且在锚杆体表面开槽对锚杆体本身造成损伤，如专利CN 105973285 A(一种多功能智能锚杆及其安装布设方法)，公开了一种多功能智能锚杆，光纤光栅多点温度补偿传感器安装在沿锚杆纵向所开的小槽内，其结构设计对锚杆体本身造成了损伤，专利CN 208106468 U(一种锚杆应力与变形与一体化监测装置)公开了一种高强螺纹钢锚杆，通过在锚杆体表面粘贴三组应变花的方式来监测锚杆的应力与变形，其应变监测只能针对应变花粘贴断面进行；而中空注浆锚杆作为全长锚固型锚杆，需要对其全断面进行实时监测。且现有基于普通光纤光栅传感器的测力锚杆，其应变量程只能达到1～1.5％，锚固体变形极易超过锚杆应变量程，在锚固体变形较大且超过锚杆应变量程时，测力锚杆将失效。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于：为了解决上述在锚杆体表面开槽安装光纤传感器对锚杆体本身造成损伤的技术问题，本技术提供一种中空注浆智能锚杆。
[0005]本技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
[0006]一种中空注浆智能锚杆，包括锚杆体、固紧螺帽、垫板、止浆塞和锚头，所述锚头设置在锚杆体的底端，所述固紧螺帽、垫板、止浆塞从上到下依次套设在锚杆体上，还包括薄壁钢管、至少一个光纤应变传感器和至少一个光纤温度传感器，所述光纤应变传感器和光纤温度传感器嵌于薄壁钢管的外壁，所述薄壁钢管的外壁通过粘结材料与锚杆体内壁连接。
[0007]进一步地，所述的薄壁钢管两端套有橡胶垫圈。
[0008]进一步地，所述的光纤应变传感器的数量为四个，所述光纤温度传感器的数量为两个；所述薄壁钢管外壁沿轴向间隔设置六个卡槽，六个卡槽沿管壁周向分别位于十二点方向、三点方向、六点方向、九点方向、三点与六点角平分线方向、九点与十二点角平分线方向，四个光纤应变传感器分别安装于三点方向、六点方向、九点方向、十二点方向的卡槽内，两个光纤温度传感器分别安装于三点与六点角平分线方向、九点与十二点角平分线方向的卡槽内。
[0009]进一步地，所述薄壁钢管底端与锚杆体的底端平齐，薄壁钢管顶端与固紧螺帽顶面平齐。
[0010]进一步地，锚杆体设置有位于薄壁钢管顶部上方的穿线孔，所述锚杆体上套设有位于固紧螺帽上的顶部螺帽，顶部螺帽的侧壁设置有穿线孔，顶部螺帽的穿线孔与锚杆体的穿线孔对齐。
[0011]进一步地，所述顶部螺帽上部安装保护盒，所述的保护盒包括盒体和盖板，盒体与锚杆体通过螺纹连接，盖板上部通过垫片与固紧螺丝固定，保护盒内置光纤解调仪、无线数据发射器与微型电源，盒体底部有穿线孔。
[0012]进一步地，光纤应变传感器和光纤温度传感器的尾纤连接保护光缆，保护光缆设置有光缆插头，保护光缆通过锚杆体的穿线孔、顶部螺帽的穿线孔与盒体的穿线孔通过光缆插头连接光纤解调仪，光纤解调仪通过数据线与无线数据发射器连接，微型电源分别与光纤解调仪、无线数据发射器连接。
[0013]进一步地，所述光纤应变传感器为聚合物基光纤应变传感器，所述光纤温度传感器为聚合物基光纤温度传感器，所述光纤解调仪为聚合物基光纤解调仪。
[0014]进一步地，所述粘结材料要求抗弯强度与抗压强度均大于10MPa，弹性模量大于20000MPa。
[0015]本技术的有益效果如下：
[0016](1)本技术通过将光纤应变传感器和光纤温度传感器外嵌于薄壁钢管上，然后将薄壁钢管内嵌锚杆体，此种结构设计不损伤锚杆体本身；通过设置的至少一个光纤应变传感器和至少一个光纤温度传感器可以实现锚固体服役状态及温度的监测，为锚固体的稳定性预警提供数据支撑；
[0017](2)本技术通过在薄壁钢管两端设置橡胶垫圈，使得薄壁钢管本身处于锚杆体中央部位，因此对于同一型号的中空注浆锚杆组装的智能锚杆具有统一的应变传递系数，可以批量生产，无需对单个锚杆进行标定；
[0018](3)本技术通过设置四个光纤应变传感器，分别位于锚杆体周向十二点方向、三点方向、六点方向、九点方向，此种结构设计可以通过四个光纤应变传感器的应变差实现锚固体变形方向的监测，且通过光纤解调仪连接无线数据发射器，可以实现锚固体服役状态的实时在线监测；
[0019](4)本技术的通过设置两个光纤温度传感器，分别位于锚杆体三点与六点角平分线方向、九点与十二点角平分线方向，此种结构设计可以对光纤温度传感器的监测数据进行精确修正，同时可以对锚固体的温度情况进行实时在线监测；
[0020](5)本技术的光纤应变传感器为聚合物基光纤应变传感器，较普通光纤光栅传感器，其屈服极限增加了一个数量级，普通光纤光栅传感器的应变量程为1％，聚合物基
光纤应变传感器其应变量程可达到40％，为具有大变形趋势的锚固体实时监测提供了优选方案。
附图说明
[0021]图1是本技术的结构示意图；
[0022]图2是本技术的锚杆体纵向剖面图；
[0023]图3是本技术的锚杆体横断面图；
[0024]图4是本技术的保护盒纵向剖面图；
[0025]图5是本技术的保护盒横断面图；
[0026]附图标记：11
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锚杆体、12
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固紧螺帽、13
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垫板、14
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止浆塞、15
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锚头、21
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固紧螺丝、22
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垫片、23
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盒体、24
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顶部螺帽、111
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粘结材料、112
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薄壁钢管、113
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橡胶垫圈、114
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光纤温度传感器、115
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光纤应变传感器、231
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中空注浆智能锚杆，包括锚杆体、固紧螺帽、垫板、止浆塞和锚头，所述锚头设置在锚杆体的底端，所述固紧螺帽、垫板、止浆塞从上到下依次套设在锚杆体上，其特征在于，还包括薄壁钢管、至少一个光纤应变传感器和至少一个光纤温度传感器，所述光纤应变传感器和光纤温度传感器嵌于薄壁钢管的外壁，所述薄壁钢管的外壁通过粘结材料与锚杆体内壁连接。2.如权利要求1所述的一种中空注浆智能锚杆，其特征在于，所述的薄壁钢管两端套有橡胶垫圈。3.如权利要求1所述的一种中空注浆智能锚杆，其特征在于，所述的光纤应变传感器的数量为四个，所述光纤温度传感器的数量为两个；所述薄壁钢管外壁沿轴向间隔设置六个卡槽，六个卡槽沿管壁周向分别位于十二点方向、三点方向、六点方向、九点方向、三点与六点角平分线方向、九点与十二点角平分线方向，四个光纤应变传感器分别安装于三点方向、六点方向、九点方向、十二点方向的卡槽内，两个光纤温度传感器分别安装于三点与六点角平分线方向、九点与十二点角平分线方向的卡槽内。4.如权利要求1所述的一种中空注浆智能锚杆，其特征在于，所述薄壁钢管底端与锚杆体的底端平齐，薄壁钢管顶端与固紧螺帽顶面平齐。5.如权利要求4所述的一种中空注浆智能锚杆，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏谦，董敏琪，
申请(专利权)人：固远晨通科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：