[实用新型]一种基于电容式应力测量的可伸缩复合型锚固系统

说明书

本实用新型提供一种基于电容式应力测量的可伸缩复合型锚固系统，属于岩土工程技术领域。该系统分为锚头段、自由段和锚固段，具体包括防护帽、紧固器、承压板、锚座、腰梁、伸缩套、套管、钢筋、止浆环、对中隔架；伸缩套内有电容式应力量测传感器、弹簧、焊接部位；电容式应力量测传感器内有钢片、连接杆、上极板、下极板。钢筋的前后段之间设有伸缩套，弹簧分别与前后段钢筋焊接在一起，通过弹簧的伸缩量，不仅能够精确地测出锚杆所受到的应力和观察岩石压力变化，还能够随岩体的变形而在一定范围内自由变形，能够起到释放应变能的作用，具有很好的时间效应。

技术领域

本实用新型涉及岩土工程技术领域，特别是指一种基于电容式应力测量的可伸缩复合型锚固系统。

背景技术

一般在巷道开挖后，由于巷道周围的岩体中原有的力学静态平衡被打破，而产生了应力重新分布，由此引起巷道围岩破坏。为维护巷道的稳定，需要对巷道围岩进行有效支护，达到阻止围岩过度变形或松动，即限制围岩破裂的过度发展。锚杆支护是各类矿山开采、水利水电隧道及铁路、公路交通隧道等地下工程的一项关键技术。锚杆能够与围岩共同变形，对围岩的过度变形有良好的控制效果。合理的锚杆支护技术既能确保地下工程的安全，又能具有明显的经济效益。而随着巷道埋深增加，地质条件的复杂化及受到强烈的采动影响，传统的锚杆支护逐渐暴露出很多问题。在深部及复杂困难巷道中，传统锚杆支护巷道围岩变形大，支护构件破坏严重，支护效果差，不能满足安全生产要求。针对传统锚杆的不足，设计一种基于电容传感器应力量测的可伸缩复合型锚杆装置极为迫切，该装置不仅能够精确地测出锚杆所受到的应力和观察岩石压力变化，还能够随岩体的变形而在一定范围内自由变形，能够起到释放应变能的作用，具有很好的时间效应。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于电容式应力测量的可伸缩复合型锚固系统。

该系统包括锚头段、自由段和锚固段，锚头段包括防护帽、紧固器、承压板、锚座和腰梁，自由段包括伸缩套、套管和止浆环，锚固段设有钢筋和钻孔；其中，伸缩套内有电容式应力量测传感器、弹簧和焊接部位；电容式应力量测传感器内有钢片、连接杆、上极板和下极板，电容式应力量测传感器固定在钢筋上，钢片与连接杆相连，上极板和下极板分别位于钢片两端；钢筋贯穿锚头段、自由段和锚固段，锚头段通过锚座和腰梁连接自由段，自由段通过止浆环连接锚固段，锚固段位于深层稳定岩土中，自由段位于浅层岩土中，锚头段位于表层岩土外部，自由段和锚固段组成锚固体，锚固体插入支挡结构中，锚固体沿潜在滑动面滑动。

其中，防护帽安装在紧固器外部，紧固器安装在承压板上，承压板安装在锚座上，锚座安装在腰梁上。

锚固段设置在深层稳定岩土中，锚固段中钢筋通过粘结剂使锚固段的锚杆端部与深层稳定岩土粘结在一起，从而使浅层岩土与深层稳定岩土加固在一起，使围岩自身支护自身。

钢筋在锚头段和自由段交接处分为前后两段，钢筋的前后两段之间设有伸缩套，伸缩套里的弹簧分别与前后两段钢筋焊接在一起，前段钢筋与深层稳定岩土粘结在一起，后段钢筋的尾部通过锚头段固定。通过弹簧的伸缩，拉动伸缩套，带动与连接杆相连的钢片，从而改变电容上极板与下极板相互覆盖的有效面积。由于两极板相互覆盖的有效面积发生变化，电容量也随之改变，从而通过数据处理端可得出锚杆所受到的应力和围岩压力大小。

潜在滑动面与支挡结构呈45°。

通过用弹簧将前后两段钢筋焊接在一起，弹簧代替锚杆的伸缩量，显著的增加了锚杆的支承性能，使弹簧随岩体的变形而在一定范围内自由变形，能够起到释放应变能的作用，具有很好的时间效应。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：