[发明专利]用于消落带层状涉水岩体加固的自调节锚杆装置及方法

权利要求书

1.用于消落带层状涉水岩体加固的自调节锚杆装置，其特征在于：它包括锚杆（7），所述锚杆（7）上套装有用于对其施加张拉力的应力调节托盘（3），所述锚杆（7）上加工有外螺纹（10），所述外螺纹（10）上缠绕有用于输送发泡剂的发泡剂输送管（5），所述发泡剂输送管（5）上设置有用于释放出发泡剂的发泡剂喷发口（4）；所述外螺纹（10）上缠绕有光纤（6），所述锚杆（7）上粘贴有用于监测锚杆与岩体之间应力的应力应变传感器（8）和用于监测锚杆与岩体间隙含水率的含水量检测传感器（9）；所述应力应变传感器（8）通过光纤（6）与设备控制端（1）相连，所述含水量检测传感器（9）通过信号线（12）与设备控制端（1）相连；

所述发泡剂输送管（5）的进口与发泡剂储存喷发装置（2）相连，所述发泡剂储存喷发装置（2）与用于控制其开启的设备控制端（1）相连；

锚固时，所述应力调节托盘（3）与岩体表面接触并提供锚固压力，且在收到设备控制端（1）信号后，调节锚固压力。

2.根据权利要求1所述的用于消落带层状涉水岩体加固的自调节锚杆装置，其特征在于：所述锚杆（7）上并位于应力调节托盘（3）所在一端开设有安装槽（11），所述发泡剂输送管（5）、信号线（12）和光纤（6）的端头都穿过安装槽（11）之后与设备控制端（1）相连；所述发泡剂输送管（5）、信号线（12）和光纤（6）都用高强度树脂材料作为保护层。

3.根据权利要求1所述的用于消落带层状涉水岩体加固的自调节锚杆装置，其特征在于：位于同一圈的外螺纹（10）上的发泡剂喷发口（4）呈四个方向均布。

4.根据权利要求1所述的用于消落带层状涉水岩体加固的自调节锚杆装置，其特征在于：所述应力应变传感器（8）和含水量检测传感器（9）通过高强度树脂粘贴在锚杆（7）的外表面。

5.采用权利要求1-4任意一项所述自调节锚杆装置进行消落带层状涉水岩体加固的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在消落带处安装自调节锚杆装置，并通过应力调节托盘（3）对锚杆（7）施加初始应力；

步骤二：消落带层状岩体在库水作用下发生劣化，层间胶结力降低，导致局部层状岩体脱离母体，脱离的块体受到环境应力降低，通过应力应变传感器（8）实时监测锚杆（7）杆体周边的应力变化，将检测到的数据传输到设备控制端（1），判断顺倾向层状岩体发生层间胶结变化的位置；通过含水量检测传感器（9）实时监测锚杆（7）与层间的含水量，并将检测到的数据传输到设备控制端（1）；

步骤三：设备控制端（1）根据所接收的数据，判断锚杆（7）所处岩体为岩体裂隙或者岩层脱落；如果监测到应力持续变小，则为岩体缝隙；如果监测到应力突然变化较大时，则为岩层脱落；

步骤四：如果步骤三中监测到层状岩体裂隙，则设备控制端（1）控制发泡剂储存喷发装置（2）开启，则发泡剂储存喷发装置（2）喷出发泡剂，发泡剂通过发泡剂输送管（5）从发泡剂喷发口（4）喷出，对发生岩体裂隙的位置进行填充，加强层间胶结；

步骤五：当层间岩体裂隙填充满后，层间岩体应力增加，应力应变传感器（8）检测到应力回升，将应力信息发送到设备控制端（1）；

步骤六：设备控制端（1）收到应力回升信息后，控制应力调节托盘（3），增加支撑托盘应力，使支撑托盘锚固到岩体上，保护岩体安全；

步骤七：如果步骤三中监测到岩层脱落，设备控制端（1）控制应力调节托盘（3）释放托盘应力，减小托盘对岩体的压力，保护岩体安全；

步骤八：当应力调节托盘（3）应力减小后，设备控制端（1）控制发泡剂储存喷发装置（2）喷发发泡剂；

步骤九：待步骤八中发泡剂填充完成之后，此时如果锚杆（7）所处岩体处于水面以上时，由于发泡剂隔离导致岩体层间裂隙水无法蒸发，致使岩体含水量增加，被含水量检测传感器（9）检测到，并传回设备控制端（1）；

步骤十：当设备控制端（1）收到含水量增加后，判断为岩体脱落处空洞填充完成，并控制发泡剂储存喷发装置（2）停止喷发，修补完成；

步骤十一：待步骤八中发泡剂填充完成之后，此时如果锚杆（7）位于水面以下时，由于发泡剂填充空层隔离水，导致含水量降低，被含水量检测传感器（9）检测到，并传回设备控制端（1）；

步骤十二：当设备控制端（1）收到含水量降低后，判断为岩体脱落处空洞填充完成，并控制发泡剂储存喷发装置（2）停止喷发，修补完成。