[发明专利]一种利用线位移传感器监测通体式锚杆总锚固力的方法

说明书

本发明涉及岩体工程支护技术领域，具体为一种利用线位移传感器监测通体式锚杆总锚固力的方法，包括如下步骤：在中空锚杆内部安装悬索，悬索端头固定在中空锚杆端头，悬索尾端与线位移传感器相连，通过线位移传感器监测悬索变化的位移量得到中空锚杆全长范围内的总伸长量，通过中空锚杆全长范围内的总伸长量换算锚杆应变值，再根据弹性理论与截面面积计算出锚杆轴向受力总和，得到中空锚杆的总锚固力。本发明采用间接式锚固力测量方法，通过获取锚杆全长范围内的总伸长量，换算锚杆应变值，再根据弹性理论与截面面积计算出锚杆轴向受力总和(总锚固力)，可适用于不同锚固形式、复杂岩体条件，实现锚杆全长范围总锚固力监测的特点。

技术领域

本发明涉及岩体工程支护技术领域，具体为一种利用线位移传感器监测通体式锚杆总锚固力的方法。

背景技术

岩体锚固技术是矿山、隧道、边坡、水利等领域核心技术之一，获得锚杆全长范围内总锚固力对于确保工程稳定、节约工程成本具有重要意义。锚杆按照锚固形式分为端部锚固、全长锚固、混合式锚固三大类，现有锚杆技术多采用在锚杆体黏贴应变片或在孔口安装测力装置方式实现锚杆应力监测，对于端部锚固锚杆此种方法可获得锚杆总锚固力，但对于全长锚固和混合式锚固方式锚杆仅可获取锚杆体局部锚固力，不能代表锚杆全长范围受力。为此，我们提出一种利用线位移传感器监测通体式锚杆总锚固力的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用线位移传感器监测通体式锚杆总锚固力的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用线位移传感器监测通体式锚杆总锚固力的方法，包括如下步骤：在中空锚杆内部安装悬索，悬索端头固定在中空锚杆端头，悬索尾端与线位移传感器相连，通过线位移传感器监测悬索变化的位移量得到中空锚杆全长范围内的总伸长量，通过中空锚杆全长范围内的总伸长量换算锚杆应变值，再根据弹性理论与截面面积计算出锚杆轴向受力总和，得到中空锚杆的总锚固力。

优选的，所述中空锚杆采用端部锚固形式时，中空锚杆总锚固力与悬索位移计算公式为：

其中F代表端部锚固，锚杆轴力；

U代表锚杆总伸长量，即悬索位移；

L代表锚杆长度；

E代表锚杆弹性模量；

R₁代表中空锚杆外径；

R₂代表中空锚杆内径。

优选的，所述中空锚杆采用全长粘接锚固形式时，中空锚杆总锚固力与悬索位移计算公式为：

其中F(x)代表全长粘接锚固或混合锚固中粘接段的锚杆轴力函数；

τ(x)代表全长粘接锚固或混合锚固中粘接段的轴向剪切力分布函数。

优选的，所述中空锚杆采用自由段和粘接段结合的混合锚杆时，所述中空锚杆自由段锚固力和粘接段锚固力分开计算，公式如下：

自由段锚固力

其中L₁代表中空锚杆自由段的长度，其中U₁代表中空锚杆自由段锚杆总伸长量；

粘接段锚固力

U＝U₁+U₂；