【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩石隧道支护，尤其是一种npr锚杆内缩量监测系统及方法。
技术介绍
1、随着当前各类岩土工程建设的飞速发展，岩石隧(巷)道包括公(铁)路隧道、能源隧道及矿山巷道等工程大量出现，且逐步向深部转移。npr锚杆包括杆体、套管、锥体、托盘等结构，当巷道顶板围岩压力较大时，npr锚杆的恒阻装置内的锥体沿着锚杆索体发生移动，通过结构变形吸收围岩变形释放的能量。随着npr锚杆的应用逐渐广泛，开展针对npr锚杆相关性能的研究，对隧(巷)道工程安全稳定施工具有重大的理论意义和工程价值。
2、授权公告号为cn218376535u的技术专利公开一种测量npr锚杆索恒阻装置伸长量的机械式监测仪，其通过设置拉线、弹簧、套圈、转向轮、套筒等结构来判定npr锚杆索与围岩协同支护作用稳定程度，但是该方案仅能实现杆体伸长量的监测，而无法实现杆体内缩量的监测，目前，隧(巷)道锚杆支护中尚无npr锚杆的现场内缩量测量方案，由于常见的内缩量测试往往是进行室内试验，从而获得锚杆的内缩量。而岩体中岩性分布差异及大量结构面的存在，加上开挖扰动影响，使得现场测试受到动力学影响，进而使得现场特征与室内试验所表现的力学行为存在较大差异，试验参数存在较大的不确定性。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种npr锚杆内缩量监测系统，通过在npr锚杆的内部设置锥齿轮组，并在显示齿轮上设置刻度，将弹性连接绳绕在杆体与监测齿轮的第一转轴上，当杆体内缩后，弹性连接绳收缩并拉动第一转轴转动，
2、为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
3、一种npr锚杆内缩量监测系统，包括弹性连接绳和锥齿轮组，弹性连接绳一端为固定端，另一端为活动端；锥齿轮组安装在杆体与套管之间，包括与杆体轴线垂直设置的监测齿轮和显示齿轮，显示齿轮上带有刻度，弹性连接绳活动端绕过杆体一圈后，缠绕固定在监测齿轮的第一转轴上，杆体内缩使得弹性连接绳收缩，弹性连接绳活动端拉动第一转轴转动以带动监测齿轮转动，监测齿轮通过竖向传递齿轮带动显示齿轮转动，根据显示齿轮转动圈数计算杆体内缩量。
4、作为进一步的实现方式，所述套管套设于杆体一端外侧，杆体周侧设置锥体，锥体位于杆体与套管之间，杆体的活动端伸出套管。
5、作为进一步的实现方式，所述套管末端周侧设有锚固螺母，锚固螺母用于锚固杆体。
6、作为进一步的实现方式，所述竖向传递齿轮、监测齿轮、显示齿轮的尺寸相同，所述显示齿轮靠近锚固螺母设置。
7、作为进一步的实现方式，所述套管内壁连接第一固定杆、第二固定杆和第三固定杆一端，每一个固定杆的另一端与锥齿轮配合。
8、作为进一步的实现方式，所述第一固定杆端部转动连接第一转轴一端，第一转轴另一端与监测齿轮固定连接；所述竖向传递直轮与第二固定杆转动连接，所述显示齿轮与第三固定杆转动连接。
9、作为进一步的实现方式，所述显示齿轮靠近套管末端一侧沿环向设置角度刻度或者数值刻度。
10、作为进一步的实现方式，所述弹性连接绳的固定端连接套管内壁或者与杆体外侧面固定连接。
11、作为进一步的实现方式，所述弹性连接绳为弹性钢丝绳。
12、第二方面，一种npr锚杆内缩量监测方法，采用如上任一所述的npr锚杆内缩量监测系统，包括如下步骤：
13、当npr锚杆变形使得杆体内缩后，拆卸锚固螺母，根据显示齿轮上的刻度确定显示齿轮的转动圈数，进而得到第一转轴的转动圈数；根据第一转轴的直径得到弹性连接绳的活动长度；根据活动长度以及杆体初始直径，确定杆体的内缩量。
14、上述本专利技术的有益效果如下：
15、1.本专利技术通过在npr锚杆的内部设置锥齿轮组，并在显示齿轮上设置刻度，将弹性连接绳绕在杆体与监测齿轮的第一转轴上，当杆体内缩后，弹性连接绳收缩并拉动第一转轴转动，根据显示齿轮上的刻度刻度信息，可以得到第一转轴的转动圈数，根据第一转轴和杆体的直径，最终计算出杆体的内缩量。
16、2.本专利技术利用npr锚杆内部结构的特点将内缩量监测组件装入套管内，通过记录不同压力(荷载、震动荷载)和贯入深度及内缩量之间的关系，获得npr锚杆内缩量，为后续的理论研究提供参考，即通过测量一根锚杆的内缩量，计算出整个断面的变形量大小，为巷道定量化参数化控制提供依据。
17、3.本专利技术的弹性连接绳具有弹性，自然状态下，弹性连接绳绷紧在杆体上，在杆体内缩后，弹性连接绳同程度收缩，并可以拉动监测齿轮转动，最终实现显示齿轮转动设定圈数，通过显示齿轮上设置的刻度，可以快速读取显示齿轮的转动圈数。
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1.一种NPR锚杆内缩量监测系统，其特征在于，包括弹性连接绳和锥齿轮组，弹性连接绳一端为固定端，另一端为活动端；锥齿轮组安装在杆体与套管之间，包括与杆体轴线垂直设置的监测齿轮和显示齿轮，显示齿轮上带有刻度，弹性连接绳活动端绕过杆体一圈后，缠绕固定在监测齿轮的第一转轴上，杆体内缩使得弹性连接绳收缩，弹性连接绳活动端拉动第一转轴转动以带动监测齿轮转动，监测齿轮通过竖向传递齿轮带动显示齿轮转动，根据显示齿轮转动圈数计算杆体内缩量。
2.根据权利要求1所述的一种NPR锚杆内缩量监测系统，其特征在于，所述套管套设于杆体一端外侧，杆体周侧设置锥体，锥体位于杆体与套管之间，杆体的活动端伸出套管。
3.根据权利要求1所述的一种NPR锚杆内缩量监测系统，其特征在于，所述套管末端周侧设有锚固螺母，锚固螺母用于锚固杆体。
4.根据权利要求3所述的一种NPR锚杆内缩量监测系统，其特征在于，所述竖向传递齿轮、监测齿轮、显示齿轮的尺寸相同，所述显示齿轮靠近锚固螺母设置。
5.根据权利要求1所述的一种NPR锚杆内缩量监测系统，其特征在于，所述套管内壁连接第一固定
6.根据权利要求5所述的一种NPR锚杆内缩量监测系统，其特征在于，所述第一固定杆端部转动连接第一转轴一端，第一转轴另一端与监测齿轮固定连接；所述竖向传递直轮与第二固定杆转动连接，所述显示齿轮与第三固定杆转动连接。
7.根据权利要求1所述的一种NPR锚杆内缩量监测系统，其特征在于，所述显示齿轮靠近套管末端一侧沿环向设置角度刻度或者数值刻度。
8.根据权利要求1所述的一种NPR锚杆内缩量监测系统，其特征在于，弹性连接绳的固定端连接套管内壁或者与杆体外侧面固定连接。
9.根据权利要求8所述的一种NPR锚杆内缩量监测系统，其特征在于，所述弹性连接绳为弹性钢丝绳。
10.一种NPR锚杆内缩量监测方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的NPR锚杆内缩量监测系统，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种npr锚杆内缩量监测系统，其特征在于，包括弹性连接绳和锥齿轮组，弹性连接绳一端为固定端，另一端为活动端；锥齿轮组安装在杆体与套管之间，包括与杆体轴线垂直设置的监测齿轮和显示齿轮，显示齿轮上带有刻度，弹性连接绳活动端绕过杆体一圈后，缠绕固定在监测齿轮的第一转轴上，杆体内缩使得弹性连接绳收缩，弹性连接绳活动端拉动第一转轴转动以带动监测齿轮转动，监测齿轮通过竖向传递齿轮带动显示齿轮转动，根据显示齿轮转动圈数计算杆体内缩量。
2.根据权利要求1所述的一种npr锚杆内缩量监测系统，其特征在于，所述套管套设于杆体一端外侧，杆体周侧设置锥体，锥体位于杆体与套管之间，杆体的活动端伸出套管。
3.根据权利要求1所述的一种npr锚杆内缩量监测系统，其特征在于，所述套管末端周侧设有锚固螺母，锚固螺母用于锚固杆体。
4.根据权利要求3所述的一种npr锚杆内缩量监测系统，其特征在于，所述竖向传递齿轮、监测齿轮、显示齿轮的尺寸相同，所述显示齿轮靠近锚固螺母设置。
【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，杨国威，孙晓明，缪澄宇，张俊瑶，丰子扬，齐振敏，何林森，
申请(专利权)人：矿业大学北京内蒙古研究院，
类型：发明
国别省市：
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