[发明专利]一种单点温补多功能智能锚杆的制作方法

摘要

本发明公开了一种单点温补多功能智能锚杆的制作方法，利用安装在智能锚杆上的光纤光栅传感器测量智能锚杆在不同深度的应变值，从而推算锚杆在不同深度的轴力，从而对锚杆的承载能力以及其锚固力作出判断和评价，同时也能对围岩在荷载等的作用下内部产生变形和位移变化作出一定的判断；本发明的带温补长标距光纤光栅传感器制作工艺简单，造价相比较为低廉。本发明主要通过常用的实心锚杆和由多个长标距光纤光栅传感单元和温补传感单元组成的一体化无熔接长标距多光栅传感器组成，制作简单，布设方便，有广阔的应用前景和良好的经济效益。

主权项

一种单点温补多功能智能锚杆的制作方法，其特征在于：该多功能智能锚杆包括带温补的无熔接长标距多光栅传感器、环氧树脂或植筋胶、铠装光缆和软塑料套管；所述带温补的无熔接长标距多光栅传感器安装在锚杆沿纵向所开的小槽内，并通过环氧树脂或植筋胶封装；所述带温补的无熔接长标距多光栅传感器包括依次非熔接串联的多个长标距光纤光栅传感单元和一个温度补偿传感单元；多个长标距光纤光栅传感单元的一端为光纤引出端，另一端连接温度补偿传感单元；多个长标距光纤光栅传感单元和一个温度补偿传感单元包括套管、封装在套管内的光纤和刻写在光纤上的光栅，长标距光纤光栅传感单元的光纤两端分别固定在套管的锚固点，而温补补偿传感单元的光纤则一端与长标距光纤光栅传感单元自身相连，在锚固点与套管相固结，而另一端自由；所述带温补的无熔接长标距多光栅传感器与铠装光缆连接，并从锚杆内引出，所述铠装光缆穿于软塑料套管之中；上述一种多功能智能锚杆的制作方法，包括以下几个步骤：(1)制作带温补的无熔接长标距多光栅传感器(a1)在一根单模光纤上根据实际工程需求设计并刻写多个一定间距且不同波长的光栅；(a2)选用一个细的耐高温光滑套管，内口径比光纤略粗，根据工程测试要求设计出每个光栅的锚固点位置，并在套管上根据锚固位置切出多个缺口；(a3)将套管在温补端的端头封闭，同时将刻好的含有多个光栅的光纤在温补单元一端剪短，然后插入套管内，调整光栅与套管缺口的位置，使其中的光栅的位置处于设计好的某个位置附近，且剪短光纤侧的光纤缩在套管内部且距离套管的封闭端头有一定距离；(a4)先将离套管封闭端头最近的一个缺口注入固结胶水形成锚固，这样使得温补段的光纤一端缩在套管内呈悬空状态，而另一端与套管锚固，此段内的光纤松弛且可以自由变形；(a5)当光纤在温补单元处已经完全固结锚固，通过牵引装置在光纤尾纤处张拉，对光纤施加一定的预应力，同时在其余套管缺口处注入固结胶水形成锚固，固结后将牵引装置放开，从而制作出含多个连续的长标距光纤光栅传感单元，对于每个长标距光纤光栅传感单元来说，套管内的光纤的两端分别通过固结胶与套管相固定，其余部分的光纤与套管内壁无接触，或在后期随锚杆变形后虽有少许接触但摩擦力极小可忽略不计；(a6)在带温补的无熔接长标距多光栅传感器外面进一步包裹一层纤维复合材料合股层，并浸润环氧树脂，实现核心传感器的封装；(2)制作一体化多功能智能锚杆(b1)选用实体锚杆，并沿纵向开一个小槽；准备一根铠装光缆，并穿于一根软塑料套管之中，铠装光缆比软塑料套管长，两头露出；(b2)将制作好的带温补无熔接长标距多光栅传感器固定于锚杆所开的小槽内，并用铠装光缆连接，从锚杆内引出；无熔接长标距多光栅传感器与铠装光缆进行熔焊的熔焊接头位于锚杆小槽内，且铠装光缆在小槽内保留具有能起到锚固作用的长度；(b3)在锚杆小槽内注入环氧树脂或植筋胶至填平，将带温补无熔接长标距多光栅传感器与锚杆封装为一体，形成最终的一体化多功能智能锚杆。