[实用新型]一种由液压伺服系统控制的智能锚杆

说明书

一种由液压伺服系统控制的智能锚杆，包括锚杆本体、位于锚杆本体一端的加载装置、粘贴于锚杆本体上的微型光纤光栅应变传感器；锚杆本体包括多根互相平行的钢绞线；加载装置包括外环结构和内环结构，外环结构采用大型穿心式液压千斤顶结构，外环结构的活塞外端安装有内环结构；内环结构为一圆盘式结构件，圆盘式结构件上沿其周向设有若干通孔，通孔内固定安装有锚定结构；锚定结构采用小型穿心式液压千斤顶结构，锚定结构的活塞杆前端安装有单孔工具锚，单孔工具锚的中心处设有一个锚定孔，锚定孔内锚定有钢绞线；液压伺服系统驱动连接外环结构和锚定结构。本实用新型能够实时监测和控制锚杆内部受力情况，降低锚杆运营阶段维护难度，保证支护结构稳定。

技术领域

本实用新型涉及工程监测领域，尤其涉及一种由液压伺服系统控制的智能锚杆。

背景技术

锚杆作为一种能主动提高岩土体自身强度及自稳能力的支护结构，因其造价低、施工简便、工期短的优势被广泛应用于建筑、水利、电力、矿山巷道、边坡加固和基坑支护中。随着锚杆应用领域扩展，工程人员在使用过程中发现了一系列问题。例如，基坑工程一般会施以多道锚杆，开挖到设计深度时会增设锚杆，然后继续向下开挖，增设第二道锚杆，如此反复，直至完成基坑开挖。伴随着开挖工序进行，前几道锚杆的工作面将消失。若后期支护结构出现较大位移变形，通过对支护结构变形较大处周围的几根锚杆受力做出调整，可快速有效地控制变形。但锚杆工作面的消失，使得锚杆受力调整工作难度较大，施工单位一般会采取其他方式对支护结构进行加固，这样做耗时耗力，且不能第一时间控制。若支护结构水平位移得不到及时控制，可能会对诱发安全事故。此外，锚杆使用始终预应力有损失问题。只有当锚杆的预应力达到一定的要求，才能称为主动支护，一旦锚杆的预应力达不到要求，会大幅影响主动支护效果，造成安全隐患。

如何实现锚杆受力及损失状态的实时监测、确保岩土锚固工程长期安全稳定，也是岩土锚固技术发展的关键。现阶段，国内外锚杆受力及损伤状态测试方法主要包括两大类：一是基于电磁波、声波等在不同介质层的反射差异检测；二是通过拉拔试验，采用测力锚杆、锚杆拉拔计、差动电阻应变计和电阻应变片等直接测试锚杆在拉拔作用下的受力和损伤状态。但这些测试方法存在易受干扰、测试误差较大、耐久性差及长期稳定性差等缺点，难以满足岩土锚固工程隐蔽、潮湿、锈蚀环境下的长期稳定监测需求。且锚杆应用到某一工程都是成千上万计，数量巨大，导致在实际监测中很难统筹兼顾到所有锚杆。

近年来，物联网技术不断应用到各个领域。而光纤、光栅传感技术等新技术也发展迅速，这给工程监测工作提供了新思路和新工具。针对现有锚杆锚固系统检测成本较高、无法满足长期监测需求的弊端，本实用新型结合液压伺服系统提出了一种由液压伺服系统控制的智能锚杆，该款锚杆可实时接收微型光纤光栅应变传感器数据，并自动处理分析，且根据实时数据，通过系统控制锚杆受力，从而保证结构安全。

发明内容

为克服上述问题，本实用新型提供一种由液压伺服系统控制的智能锚杆。

本实用新型采用的技术方案是：一种由液压伺服系统控制的智能锚杆，包括锚杆本体、位于锚杆本体一端的加载装置、粘贴于锚杆本体上的微型光纤光栅应变传感器；

所述锚杆本体分为锚固段和自由段，锚杆本体包括多根互相平行的钢绞线，钢绞线穿过加载装置并固定于加载装置的锚定孔内；钢绞线的外表面沿其轴向间隔粘贴有微型光纤光栅应变传感器；微型光纤光栅应变传感器用于监测锚杆的承载能力和钢绞线的应力应变；微型光纤光栅应变传感器与控制器信号连接，将检测数据传送至控制器，控制器与液压伺服系统信号连接；

所述加载装置包括外环结构和内环结构，外环结构通过螺栓固定在腰梁上；外环结构采用大型穿心式液压千斤顶结构，外环结构的活塞外端安装有内环结构；内环结构为一圆盘式结构件，圆盘式结构件上沿其周向设有若干通孔，通孔内固定安装有锚定结构；锚定结构采用小型穿心式液压千斤顶结构，锚定结构的活塞杆前端安装有单孔工具锚，单孔工具锚的中心处设有一个锚定孔，锚定孔内锚定有钢绞线；液压伺服系统驱动连接外环结构和锚定结构。