[發明專利]一種監測全長錨固錨桿桿體應力分布的方法

有效

• 申請號: 201910539931.1
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110219687B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 李英明;趙呈星;張若飛;孟祥瑞
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: E21D21/02
• 分類號: E21D21/02
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 代群群

本發明公開了一種監測全長錨固錨桿桿體應力分布的方法，屬于錨桿測量技術領域。本發明包括以下步驟：步驟1：根據巷道周邊位移與巖體深部位移關系獲得巷道當量半徑、巷道中心到巖體中某一點的距離和圍巖表面變形量，根據圍巖表面變形量確定圍巖穩定性系數；選取錨桿桿體的相關參數，包括錨桿長度、彈性模量、橫截面面積；選取錨固劑的相關參數，包括錨固劑彈性模量、錨固劑橫截面面積；通過應力傳感器獲得托錨力；步驟2：在計算機中構建錨桿桿體所受軸力及剪應力計算解析式，將步驟1獲取的參數數值輸入到解析式中，得到錨桿桿體的剪應力以及軸力分布規律。通過本發明獲得的錨桿桿體的應力分布曲線，體現錨桿桿體受力的連續性。

技術領域

本發明屬于錨桿測量技術領域，具體地說，涉及一種監測全長錨固錨桿桿體應力分布的方法。

背景技術

全長錨固錨桿通過錨桿與巖石間膠合劑的粘結力或者摩擦力來阻止圍巖變形。目前，全長錨固錨桿在采礦工程技術領域中已廣泛使用，大量的工程實踐也推動了錨固技術發展。隨著煤礦采深的增加，巷道圍巖節理裂隙發育、松軟破碎、破壞范圍大，全長錨固錨桿承載能力需不斷增強，因此，亟需得到全長錨固錨桿桿體實際應力分布情況改善全長錨固錨桿的支護性能。

現有技術中，為了監測分析全長錨固錨桿桿體的應力分布，一般在錨桿桿體表面開設凹槽，在凹槽中裝設應變片，但是，在錨桿桿體的凹槽處會出現應力集中，錨桿桿體的原始受力狀態被破壞，通過應變片監測到的錨桿桿體應力分布數據不真實。

為了提高錨桿桿體應力分布數據的準確性，在錨桿桿體表面設置固定裝置，通過固定裝置安裝應力檢測裝置。專利公開號：CN107560950A，公開日：2018年1月9日，發明創造名稱為：一種預應力錨桿界面剪應力測量裝置及其試驗方法。其中，預應力錨桿界面剪應力測量裝置包括桿體、桿體上方與其平行設置用于導線匯入的PVC管、與PVC管連接且嵌套于桿體外側間隔設置的至少一個PVC管環，桿體包括伸入圍巖的內錨固段和伸出圍巖的自由段，桿體兩側對應于每個設置有PVC管環的位置分別粘貼有應變片Ⅰ，且該位置鉸接有細鋼筋，應變片Ⅰ根據試驗要求分布于桿體的內錨固段上，細鋼筋向桿體兩側分別引出粘貼有應變片Ⅱ的應變磚，且應變片Ⅱ朝向待測量界面，外置應變儀通過導線分別連接于應變片Ⅰ和應變片Ⅱ；該預應力錨桿界面剪應力測量裝置通過采集應變片數據得到錨桿桿體剪應力分布情況。專利公開號：CN108692771A，公開日：2018年10月23日，發明創造名稱為：一種螺紋鋼錨桿全應力光纖監測裝置。該螺紋鋼錨桿全應力光纖監測裝置包括螺紋鋼錨桿和沿其長度方向全長設置的分布式光纖傳感器，沿螺紋鋼錨桿長度方向間隔固定設置扣件，分布式光纖傳感器與扣件連接，并通過固定扣件將分布式光纖傳感器與錨桿桿體連接，通過分布式光纖傳感器最終得到錨桿桿體應力分布規律。

通過分析可知，現有技術均沿錨桿桿體長度方向上取測點，僅僅測量分析測點的應力，無法體現錨桿桿體受力的連續性。

發明內容

1、要解決的問題

針對現有技術僅監測錨桿桿體上測點處的受力狀況，而無法獲得錨桿桿體長度方向上每個位置處的受力狀況的問題，本發明提供一種監測全長錨固錨桿桿體應力分布的方法，本發明通過解析式獲得錨桿桿體的剪應力以及軸力分布規律，即錨桿桿體的應力分布曲線，以此獲得錨桿桿體長度方向上每個位置處的受力狀況，體現錨桿桿體受力的連續性。

2、技術方案

為解決上述問題，本發明采用如下的技術方案。

一種監測全長錨固錨桿桿體應力分布的方法，包括以下步驟：

步驟1：獲得巷道當量半徑a₀、巷道中心到巖體中某一點的距離r和圍巖表面變形量U₀，根據圍巖表面變形量U₀確定圍巖穩定性系數b；

選取錨桿桿體的相關參數，包括錨桿長度L、彈性模量E_b、橫截面面積A_s；