[发明专利]一种高精度锚杆预应力施加测量装置及其使用方法

说明书

本发明公开的一种高精度锚杆预应力施加测量装置及其使用方法，其包括套在锚杆上的传感器套筒、高弹性压块和高强螺母，传感器套筒的后端设有用以抵在钻孔外侧围岩上的翼缘，传感器套筒内侧的锚杆外表面包裹有弹性网，每个网格结构的交点为金属位移感应结点，传感器套筒内壁上围绕弹性网设有位移传感器，金属位移感应节点的位置信息能被置于传感器套筒内的位移传感器转化成数据，通过检测不同位置的三组数据相互验证、实时监测锚杆预应力，动态反馈锚杆的实际预应力大小。其能够实时监测锚杆预应力状态，并且该装置可回收再利用，具有安装便捷、高精度、重复使用、经济效益好的优点。

技术领域

本发明涉及一种高精度锚杆预应力施加测量装置及其使用方法，尤其适用于地下工程支护领域和岩土工程监测技术领域。

背景技术

高预应力锚杆在地下工程支护领域和岩土工程技术领域中已得到广泛应用与普遍认可。锚杆支护通过围岩内部的锚杆来改变围岩本身的力学状态，通过在巷道或硐室周围形成一个整体而又稳定的加固压缩带，利用锚杆与围岩共同作用，达到维护巷道或硐室稳定的目的。预应力锚杆由锚头、杆体及垫板组成，通过锚头产生的锚固力对围岩施加一定的预压应力，主动地加固围岩。通常来说，施加预应力(预紧力)是锚杆发挥对围岩主动支护的主要手段，预应力(预紧力)越大越有利于发挥锚杆的主动支护作用。随着矿产资源开采强度的增加及深地工程的大规模建设，巷道、隧道、隧洞等地下工程工程支护条件愈发苛刻，特别是在围岩处于高低应力、松散破碎、高膨胀性岩石的条件下时，锚杆不可避免地会产生预应力损失，如何实时获得锚杆预应力情况关系到锚杆支护效果能否得到充分发挥。

目前，对预应力锚杆作用机理的研究还处于探索阶段，尚未形成统一的理论体系，以及对锚杆预应力扭矩与轴向预应力的关系、锚杆预应力(预紧力)在巷道围岩中的扩散状态及锚杆预应力与巷道支护效果的关系相关方面的研究较少。目前主要采用扭矩扳手、扭矩放大器、锚杆安装机或根据锚杆杆体的变形来判断锚杆预应力大小，存在的问题诸如不能实时获得锚杆预应力大小，测量的精度低、可靠性差等等，导致测试结果对锚杆支护设计指导性不强。采用锚杆测力计或压力盒虽然可实时监测到锚杆的受力状态，但量测的是锚杆的轴向力大小(轴向受力状态)而并非是锚杆的预应力大小，二者是有一定区别的不可等同。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要克服传统锚杆预应力量测中的不足之处，提供一种高精度锚杆预应力施加测量装置及其使用方法，该装置具有精度高、可靠性强、重复使用、生产成本较低和操作简便易于施工的优点。

技术方案：本发明的一种高精度锚杆预应力施加测量装置，包括套在锚杆上的传感器套筒，锚杆尾部设有高强螺母，传感器套筒与高强螺母之间设有高弹性压块，传感器套筒的后端设有用以抵在钻孔外侧围岩上的翼缘，其中位于传感器套筒内侧的锚杆外表面包裹有弹性网，弹性网为网格结构，每个网格结构的交点为金属位移感应结点，传感器套筒内壁上围绕弹性网设有位移传感器，位移传感器与弹性网不接触，位移传感器通过设置在传感器套筒内的数据线通道设有数据线并从传感器套筒后端的接线口延伸出去，金属位移感应结点的位置信息能被置于传感器套筒内的位移传感器转化成数据，数据线延伸出接线口的部分通过数据线端口与综合型数据读出机连接，并将数据输送给综合型数据读出机。

进一步，锚杆的尾端上设有远距离抗金属标签，远距离抗金属标签设置在锚杆端头圆面中心位置，远距离抗金属标签包括芯片和天线，所述的芯片可被综合型数据读出机发送的信号激活工作，工作时其内部天线向被检测锚杆发送声波，声波遇到锚固剂硬化体后发生反射并由天线接收，同时返还声波传递时间等数据至综合型数据读出机，所述的标签选用型号为ImpinjMonze4QT无源标签芯片。