本发明专利技术提供了一种适用于裂隙硬岩支护锚杆(钢筋)受力监测的三向钢筋计，涉及岩土工程监测技术领域，解决了现有技术中存在的现有钢筋计只能进行一个方向(轴向)上的受力监测的技术问题。该钢筋计包括应变杆体和振弦式监测传感器，其中，应变杆体内设置有放置腔，振弦式监测传感器能分别安装在对应的放置腔内；至少有两个放置腔其内的振弦式监测传感器分别能监测钢筋计不同方向上的受力。本发明专利技术用于精准监测支护锚杆的受力状态以及对振弦式监测传感器引出应变杆体的引出端进行防护。感器引出应变杆体的引出端进行防护。感器引出应变杆体的引出端进行防护。
【技术实现步骤摘要】
适用于裂隙硬岩支护锚杆(钢筋)受力监测的三向钢筋计
[0001]本申请是名为《适用于裂隙硬岩支护锚杆(钢筋)受力监测的三向钢筋计》的专利申请的分案申请，原申请的申请日为2020年06月12日，申请号为202010533941.7。
[0002]本专利技术涉及岩土工程监测
，尤其是涉及一种适用于裂隙硬岩支护锚杆(钢筋)受力监测的三向钢筋计。
技术介绍
[0003]在水利、矿山、交通等隧洞、地下工程中，锚杆是控制洞室围岩变形、防止围岩失稳最为常见和重要的一种支护措施。最初锚杆作为深入围岩的受拉构件广泛应用于煤矿巷道，煤矿巷道断面多以圆形为主，型式简单，一端深入围岩深处，另一端与围岩表面相连阻止围岩沿洞室径向变形，锚杆支护性能是决定围岩稳定的重要因素，因此常用单向钢筋计监测支护锚杆轴向受力状态。
[0004]本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：
[0005]随着大型地下洞室工程的兴建，这些洞室具有高边墙、大跨度开挖面、组合岩体结构复杂等特点，洞室围岩稳定是工程成败的关键，支护锚杆的受力监测是洞室围岩安全监测的重点之一。在实际工作中发现，部分支护锚杆受力特性已不能用以往煤矿巷道中总结的锚杆轴向受力规律解释。通过理论研究分析发现，在裂隙硬岩的错动部位中，支护锚杆主要通过杆体的受剪来阻止岩面错动而起到支护作用，现有的轴向受力监测装置已不能全面地、客观地、真实地反映支护锚杆的受力状态。
[0006]同时，当前常用的轴向钢筋计在实践中发现有四个安装实施的不足：一是轴向钢筋计的出线端在杆体上类似“牛角”的凸出(仪器电缆通过压紧接头引出，压紧接头凸出应变刚体形成凸出)，在将锚杆送入围岩孔的过程中容易出现岩壁卡掉出线端而造成仪器失效的情况；二是轴向钢筋计两端多以焊接的型式与钢筋相连，焊接过程需要水、电、焊机、通风、两人配合操作等条件，且耗时费力，工艺要求高，有时现场安装并不能满足如此所有条件，以致无法完成焊接作业；三是有时锚杆长达十几米，且单根锚杆在不同深度可能串多个钢筋计，外部电缆松散，在插入围岩孔中时容易产生电缆纠缠卡阻，有时甚至会出现电缆拖拽断裂的情况；四是已有的钢筋计也提供螺纹连接方式(钢筋计上的连接钢筋与其他锚杆之间的连接)，但因缺少锁定装置，有时在捅入围岩孔中时可能会出现螺母松动、脱丝甚至连接断开的情况。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于提供一种适用于裂隙硬岩支护锚杆(钢筋)受力监测的三向钢筋计，解决了现有技术中存在的现有钢筋计只能进行一个方向(轴向)上的受力监测的技术问题。本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0009]本专利技术提供的一种适用于裂隙硬岩支护锚杆(钢筋)受力监测的三向钢筋计，包括应变杆体和振弦式监测传感器，其中，所述应变杆体内设置有放置腔，所述振弦式监测传感器能分别安装在对应的所述放置腔内；至少有两个所述放置腔其内的所述振弦式监测传感器能分别监测所述钢筋计不同方向上的受力；
[0010]所述振弦式监测传感器(2)包括X向振弦式监测传感器(21)、Y向振弦式监测传感器(22)以及Z向振弦式监测传感器(23)，所述Z向振弦式监测传感器(23)沿所述应变杆体(1)的轴线方向设置，所述Y向振弦式监测传感器(22)沿所述应变杆体(1)的径向方向设置，所述X向振弦式监测传感器(21)沿所述应变杆体(1)的径向方向设置且所述X向振弦式监测传感器(21)的设置方向与所述Y向振弦式监测传感器(22)的设置方向相垂直；
[0011]所述X向振弦式监测传感器(21)和Y向振弦式监测传感器(22)采用小尺寸微型振弦元器件，所述Z向振弦式监测传感器(23)采用振弦元器件，以适应应变杆体(1)直径的范围；
[0012]所述钢筋计还包括用于对所述振弦式监测传感器(2)引出所述应变杆体(1)的引出端起到防护作用的防护结构(3)，所述应变杆体(1)穿过所述防护结构(3)且所述防护结构(3)包在所述应变杆体(1)上；
[0013]所述防护结构(3)的周向外侧面为椭球面结构，且所述防护结构(3)的周向外侧面光滑；
[0014]所述防护结构(3)上设置有线缆引出口，所有所述振弦式监测传感器(2)上的电线均通过所述线缆引出口引出，所述线缆引出口朝向所述钢筋计的后方；其中，所述钢筋计插入岩体时，所述钢筋计先插入岩体的一侧为前、后插入所述岩体的一侧为后；
[0015]所述防护结构(3)包括隔离套(31)和电缆保护壳(32)，所述隔离套(31)包在所述应变杆体(1)上，所述电缆保护壳(32)包在所述隔离套(31)外侧，每个所述振弦式监测传感器(2)的电线穿过所述隔离套(31)后均通过所述电缆保护壳(32)上的出线螺母(4)引出；
[0016]所述隔离套(31)的材质为橡胶材质；所述电缆保护壳(32)的材质为金属材质；
[0017]所述钢筋计的电缆(6)通过电缆绑带(7)限位在所述钢筋计的连接钢筋(8)上，所述电缆绑带(7)沿所述电缆(6)的长度方向上间隔分布；
[0018]所述电缆绑带(7)为尼龙扎带，所述电缆绑带(7)上存在电缆接触区段(71)，所述电缆接触区段(71)的宽度大于所述电缆绑带(7)上其他部分的宽度，用于电缆绑带(7)勒紧后减小对电缆(6)的压力；
[0019]所述电缆接触区段(71)上设置有防滑纹，使被绑缚的电缆(6)不易滑动；
[0020]所述振弦式监测传感器(2)的芯线分散贴敷在应变杆体(1)上，并采用隔离套(31)把芯线与外界隔离开，芯线分散的被包裹在隔离套(31)内，然后集体从隔离套31上的孔穿出。
[0021]可选地，所述应变杆体(1)上设置有封堵螺丝(5)，每个所述放置腔均对应一个所述封堵螺丝(5)，所述振弦式监测传感器(2)上的芯线从对应的所述封堵螺丝(5)引出，所述封堵螺丝(5)位于所述防护结构(3)内。
[0022]可选地，所述钢筋计还包括连接钢筋(8)，所述连接钢筋(8)为螺纹钢筋，所述应变杆体(1)的两端均设置有所述连接钢筋(8)且所述连接钢筋(8)与所述应变杆体(1)相连接；
[0023]所述连接钢筋(8)远离所述应变杆体(1)的一端设置有螺纹连接部(81)，所述连接钢筋(8)的螺纹连接部(81)与其他锚杆上的螺纹连接部(81)通过连接螺母(9)相连接。
[0024]可选地，所述连接螺母(9)上设置有螺纹孔，锁紧螺钉(10)穿过对应的所述螺纹孔顶在所述螺纹连接部(81)上。
[0025]本专利技术提供的一种适用于裂隙硬岩支护锚杆(钢筋)受力监测的三向钢筋计，应变杆体至少存在有两个放置腔，且至少有两个放置腔使得其内的振弦式监测传感器能分别监测钢筋计不同方向上的受力，比如可以对轴向受力以及X向和Y向剪应力进行监测，能够精准监测支护锚杆的三向受力状态，解决了现有技术中存在的现有钢筋计只能进行一个方向(轴向)上的受力监测的技术问题。
[0026]本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于裂隙硬岩支护锚杆(钢筋)受力监测的三向钢筋计，其特征在于，所述三向钢筋计包括应变杆体(1)和振弦式监测传感器(2)，其中，所述应变杆体(1)内设置有放置腔，所述振弦式监测传感器(2)能分别安装在对应的所述放置腔内；至少有两个所述放置腔其内的所述振弦式监测传感器(2)能分别监测所述钢筋计不同方向上的受力；所述振弦式监测传感器(2)包括X向振弦式监测传感器(21)、Y向振弦式监测传感器(22)以及Z向振弦式监测传感器(23)，所述Z向振弦式监测传感器(23)沿所述应变杆体(1)的轴线方向设置，所述Y向振弦式监测传感器(22)沿所述应变杆体(1)的径向方向设置，所述X向振弦式监测传感器(21)沿所述应变杆体(1)的径向方向设置且所述X向振弦式监测传感器(21)的设置方向与所述Y向振弦式监测传感器(22)的设置方向相垂直；所述X向振弦式监测传感器(21)和Y向振弦式监测传感器(22)采用小尺寸微型振弦元器件，所述Z向振弦式监测传感器(23)采用振弦元器件，以适应应变杆体(1)直径的范围；所述钢筋计还包括用于对所述振弦式监测传感器(2)引出所述应变杆体(1)的引出端起到防护作用的防护结构(3)，所述应变杆体(1)穿过所述防护结构(3)且所述防护结构(3)包在所述应变杆体(1)上；所述防护结构(3)的周向外侧面为椭球面结构，且所述防护结构(3)的周向外侧面光滑；所述防护结构(3)上设置有线缆引出口，所有所述振弦式监测传感器(2)上的电线均通过所述线缆引出口引出，所述线缆引出口朝向所述钢筋计的后方；其中，所述钢筋计插入岩体时，所述钢筋计先插入岩体的一侧为前、后插入所述岩体的一侧为后；所述防护结构(3)包括隔离套(31)和电缆保护壳(32)，所述隔离套(31)包在所述应变杆体(1)上，所述电缆保护壳(32)包在所述隔离套(31)外侧，每个所述振弦式监测传感器(2)的电线穿过所述隔离套(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴浩，汪小刚，李秀文，田冬成，安波，田超，熊吉圆，张书军，
申请(专利权)人：北京中水科工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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