[發明專利]光纖光柵測力錨桿及使用方法

無效

• 申請號: 201210224224.1
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102809454A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 李術才;王琦;王德超;李智;張波;李為騰;王洪濤
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 楊琪

技術領域

本發明涉及一種測力系統，特別涉及一種用于礦山等巖土工程領域的光纖光柵測力錨桿及使用方法。

背景技術

錨桿廣泛應用于煤巷支護、邊坡加固、隧道支護等巖土工程領域，測量其在使用過程中受力對優化設計參數、改進施工技術等具有重要意義。目前錨桿的受力監測主要通過電阻應變式測力錨桿實現，如申請號為02255332.0的專利，公開了一種直讀式測力錨桿，但測力錨桿采用統一規格的螺紋鋼作為桿體，與工程中使用的錨桿在力學性質上有一定的差別，不能較為真實的反映工程中錨桿的受力情況，而且其使用的傳感器的抗干擾能力不強、穩定性不高，并且靈敏度低、測量精度不高。光纖光柵傳感技術是隨著光纖光柵制作技術的發展而崛起的一種嶄新的傳感技術，其傳感器具有抗電磁干擾、抗腐蝕、電絕緣、高靈敏度等優點，并且耐高溫、高壓，安全可靠，具有廣闊的應用前景。目前光纖光柵傳感技術在錨桿測力方面尚未有應用先例。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種抗干擾能力強、測量精度高、安全可靠的光纖光柵測力錨桿。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種光纖光柵測力錨桿，包括錨桿、光纖光柵應變傳感器、光纖、測試接口、保護外殼、端蓋、光纖光柵數據采集系統；所述光纖光柵應變傳感器安裝到錨桿兩側縱向凹槽中；所述測試接口安裝在保護外殼內；所述保護外殼焊接于錨桿頂端；所述光纖光柵應變傳感器通過光纖依次與測試接口和光纖光柵數據采集系統連接；所述端蓋蓋在保護外殼上。

錨桿選用實際工程中所使用的錨桿。

光纖光柵測力錨桿的使用方法為：首先，在測力系統應用的工程所使用錨桿的桿體兩側分別加工一條縱向凹槽，然后將光纖光柵應變傳感器安裝在縱向凹槽內，同時將保護外殼焊接在錨桿一端；在測力系統安裝到錨桿上后，將錨桿安裝到巖體的鉆孔中并通過錨固劑固定在巖體中，測試接口與光纖光柵數據采集系統連接，然后通過數據采集系統監測得到施工過程中光纖光柵傳感器的應變變化值，再根據實驗室標定結果，最終得到錨桿在施工過程中的載荷大小變化。

本發明相比于現有技術具有以下優點：

（1）本發明安裝簡便，并且易于操作，可廣泛應用于水利、交通、礦山等地下工程領域；

（2）本發明直接安裝到實際工程中所使用的錨桿上，相比與傳統測力錨桿單純的使用螺紋鋼作為桿體，其更符合工程實際，所測數據更能真實的反映工程中其它錨桿的受力情況；

（3）本發明應用光纖光柵應變傳感器作為測量元件，相比于傳統的錨桿測力技術，具有更高的測量精度，并且抗干擾能力強，所測數據的準確性高，在高溫、高壓等條件下亦能正常工作，可應用于環境惡劣的工程。

附圖說明

圖1為本發明實施例的結構示意圖。

圖2為本發明實施例的使用示意圖。

其中：1—錨桿；2—光纖光柵應變傳感器；3—光纖；4—測試接口；5—保護外殼；6—端蓋；7—光纖光柵數據采集系統；8—鉆孔；9—錨固劑。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。

圖1和圖2中，一種光纖光柵測力錨桿，包括錨桿1、光纖光柵應變傳感器2、光纖3、測試接口4、保護外殼5、端蓋6、光纖光柵數據采集系統7；所述光纖光柵應變傳感器2安裝到錨桿1兩側縱向凹槽中；所述測試接口4安裝在保護外殼內；光纖光柵應變傳感器2通過光纖3依次與測試接口4和光纖光柵數據采集系統7連接；所述保護外殼5焊接于錨桿1頂端；所述端蓋6蓋在保護外殼5上。

本發明的使用方法為：首先，在測力系統應用的工程所使用錨桿1的桿體兩側分別加工一條縱向凹槽，然后將光纖光柵應變傳感器2安裝在縱向凹槽內，同時將保護外殼5焊接在錨桿1一端；在測力系統安裝到錨桿1上后，將錨桿1安裝到鉆孔8中并通過錨固劑9固定在巖體中，測試接口4與光纖光柵數據采集系統7連接，然后通過數據采集系統7監測得到施工過程中光纖光柵傳感器2的應變變化值，再根據實驗室標定結果，最終得到錨桿1在施工過程中的載荷大小變化。

由技術常識可知，本發明可以通過其它的不脫離其精神實質或必要特征的實施方案來實現。因此，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本發明范圍內或在等同于本發明的范圍內的改變均被本發明包含。