[实用新型]一种光纤光栅测量锚杆

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用光纤光栅检测隧道上部构造压力变化的锚杆。

技术背景

在隧道施工中，隧道塌方是非常严重的灾害事故。岩体结构影响隧道围岩的稳定性，是引起隧道塌方的主要影响因素。加固围岩是解决隧道塌方的根本方法。加固围岩的方法很多，主要有锚杆法、注浆法、管棚法等。采取什么方法主要是根据不同的地质条件和施工条件而定。无论采用哪种方法都需要对围岩应力进行测量，现在使用的方法大多是用电应变片原理测量压力和拉力，这种方法的主要缺点是，当长期监测使用时，传感器因为潮湿等原因而失效，不能起到长期实时监测和准确测量的目的。

发明内容

本实用新型针对现有电应交片原理测量压力和拉力技术存在的不足，提供一种抗腐蚀、抗潮湿、使用安全，可在恶劣环境中长期监测使用的利用光纤光栅测量压力变化的光纤光栅测量锚杆。

本实用新型的技术解决方案是：

光纤光栅测量锚杆包括锚杆、回转器、光纤、保护盒和双芯工程光缆，锚杆呈空心结构，锚杆的顶端安装有回转器，锚杆的末端安装有保护盒，光纤由锚杆的末端穿入并绕过锚杆顶端的回转器再由锚杆末端穿出，光纤上至少焊接有一个传感光栅，光纤的穿入端和穿出端在保护盒内与双芯工程光缆连接，双芯工程光缆固定在保护盒上。

锚杆的侧壁上设有出胶口，以通过粘胶使锚杆粘接固定在岩土测量孔中。

锚杆内设有保护压板，以保护光纤和传感光栅。

可以将若干个锚杆的顶端回转器上的光纤串接起来，实现在一根传输光纤上连接若干个锚杆装置的功能。

本实用新型利用光纤光栅测量隧道上部岩体压力变化，能够埋设在所需测量的岩体内长期测量岩体应力的方向、大小变化，具有抗腐蚀、抗潮湿、使用安全的特点，为隧道施工和运营及时提供预警信息，避免事故发生，保护施工人员安全。

附图说明

附图为本实用新型的结构示意图。

图中：1光纤回转器，2保护压板，3光纤，4出胶口，5锚杆，6紧固垫圈，7紧固接头，8保护盒，9双芯工程光缆，10传感光栅。

具体实施方式

如附图所示，本实用新型的光纤光栅测量锚杆主要包括光纤回转器1、保护压板2、光纤光栅3、出胶口4、锚杆5、紧固垫圈6、紧固接头7、保护盒8和双芯工程光缆9。锚杆5呈空心结构，其侧壁上设有出胶口4。锚杆5的顶端安装有光纤回转器1，末端安装有保护盒8。光纤3由锚杆5的末端穿入并绕过锚杆5顶端的光纤回转器1，再由锚杆5的末端穿出，光纤3上串接有若干与光纤3焊接在一起的传感光栅10。光纤3的穿入端和穿出端在保护盒8内与双芯工程光缆9连接，双芯工程光缆9通过紧固接头7和紧固垫圈6固定安装在保护盒8上。锚杆5内设有保护压板2以保护光纤3。

制作时，先将若干传感光栅10用光纤熔接机与光纤3焊接在一起，使各个传感光栅10形成串接，然后把各个传感光栅10拉直，并有一定量的预应力，粘接在空心锚杆5的内侧，有光栅的部位就形成了纵向应力传感部件。通过不同光栅的不同波长来区分一根测量锚杆5不同部位的应变。在锚杆5的顶端让光纤3沿回转器1回转，再沿纵向方向从锚杆5的末端引出，在保护盒8内将光纤3的引入端和引出端与双芯工程光缆9焊接并固定，从紧固接头7引出工程光缆。从而形成一个完整的利用光纤光栅测量压力变化的光纤光栅测量锚杆。

当本实用新型的锚杆安装进岩土测量孔内时，在锚杆5的内孔中注入粘胶，使粘胶通过锚杆5侧面的出胶口4挤出来，在锚杆外侧与岩土测量孔之间通过胶连接，将锚杆与被测量岩土紧密粘接。可以将若干个锚杆5的顶端回转器1上的光纤串接起来，实现在一根传输光纤3上连接若干个测量锚杆的功能。