本實(shí)用新型屬于邊坡應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)技術(shù)，具體設(shè)計(jì)一種基于光纖傳感器的邊坡應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

巖土錨固技術(shù)是一種受拉桿件埋入地層中，以提高巖土自身的強(qiáng)度和自穩(wěn)能力的一門工程技術(shù)，由于這種技術(shù)大大減輕結(jié)構(gòu)物的自重、節(jié)約工程材料并確保工程的安全和穩(wěn)定，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，因而目前在工程中得到廣泛的應(yīng)用。我國(guó)在20世紀(jì)50年代開始應(yīng)用巖石錨桿，60年代開始大量采用錨固技術(shù)，特別是在礦山巷道、鐵路隧道、公路隧道、排水隧道等地下工程中大量采用普通粘結(jié)型錨桿與噴射混凝土支護(hù)。近年來隨著高速公路的迅猛發(fā)展、在公路邊坡、大型滑坡治理中更多地采用了預(yù)應(yīng)力錨索加固技術(shù)。但錨固工程的穩(wěn)定性受到多方面的影響，在長(zhǎng)期作用下，錨桿一部分彈性變形轉(zhuǎn)為永久性變形，錨桿銹蝕等都深刻影響工程的安全性能，現(xiàn)實(shí)生活中由于錨桿變形破壞造成的重大經(jīng)濟(jì)損失數(shù)不勝數(shù)，如法國(guó)的朱克斯壩，幾根1300t的錨索僅使用幾個(gè)月就發(fā)生斷裂等，因此必須加強(qiáng)對(duì)錨固工程的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)。為解決上述問題，本文提出一種邊坡應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，值得推廣使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是提供一種基于光纖傳感器的邊坡應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以用于測(cè)試土木工程中錨桿的應(yīng)力應(yīng)變，從而評(píng)估工程治理效果，以期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出以下技術(shù)方案：一種基于光纖傳感器的邊坡應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)裝置，它包括錨桿，所述錨桿固定于巖土體地層中，在錨桿的錨固段通過粘貼劑緊密粘貼有光纖應(yīng)變片，所述光纖應(yīng)變片上連接有信號(hào)傳輸線，在錨桿鉆孔中均勻填充有混凝土填芯，所述錨桿的端頭設(shè)置有臺(tái)座，所述臺(tái)座的外端面設(shè)置有承壓板，所述承壓板的外端面設(shè)置有緊固器，在臺(tái)座、承壓板和緊固器的外部套裝有保護(hù)盒。

所述錨桿、光纖應(yīng)變片和信號(hào)傳輸線的外部包裹有防壓水膜，在防壓水膜的外部套裝有波形防護(hù)套，所述波形防護(hù)套和防壓水膜之間均勻填充有環(huán)氧樹脂填芯。

所述承壓板開有圓形小孔，分別為灌漿孔、排氣孔、穿線孔和錨桿孔。

所述信號(hào)傳輸線延伸到承壓板上的穿線孔，其端頭設(shè)置在保護(hù)盒的內(nèi)部。

本實(shí)用新型有如下有益效果：

1、針對(duì)宏觀地質(zhì)巡查難以有效獲得邊坡體內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變信息，該實(shí)用新型可以監(jiān)測(cè)邊坡內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變，和宏觀地質(zhì)巡查相輔相成，有利于邊坡的預(yù)警預(yù)報(bào)。

2、由于采取自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)，該實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡應(yīng)力應(yīng)變的不間斷全天候監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更可靠。

3、采用多種保護(hù)措施，可以有效防止由于銹蝕作用而引起的錨桿承載能力降低效應(yīng)，保障錨固工程的穩(wěn)定性。

4、相對(duì)于高精度激光監(jiān)測(cè)技術(shù)，該實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

圖1為本實(shí)用新型的主視圖。

圖2為本實(shí)用新型的錨桿錨固段及光纖傳感分布示意圖。

圖3為承壓板俯視圖。

圖中：錨桿1、光纖應(yīng)變片2、信號(hào)傳輸線3、防壓水膜4、環(huán)氧樹脂填芯5、波形防護(hù)套6、混凝土填芯7、臺(tái)座8、承壓板9、緊固器10、保護(hù)盒11、灌漿孔12、排氣孔13、穿線孔14、錨桿孔15。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。

如圖1-3，一種基于光纖傳感器的邊坡應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)技術(shù)，它包括：錨桿1、光纖應(yīng)變片2、信號(hào)傳輸線3、防壓水膜4、環(huán)氧樹脂填芯5、波形防護(hù)套6、混凝土填芯7、臺(tái)座8、承壓板9、緊固器10、保護(hù)盒11；所述錨桿1錨固于巖土體地層中；所述的光纖應(yīng)變片2通過粘貼劑緊密粘貼于錨桿1的錨固段；所述防壓水膜4將錨桿1、光纖應(yīng)變片2以及信號(hào)傳輸線3緊密包裹；所述環(huán)氧樹脂填芯5均勻填充與防壓水膜4與波形防護(hù)套6之間；所述混凝土填芯7均勻填充于錨桿鉆孔中；所述承壓板9開有圓形小孔，分別為灌漿孔12、排氣孔13、穿線孔14、錨桿孔15；所述保護(hù)盒11通過信號(hào)傳輸線3接收應(yīng)力應(yīng)變信號(hào)，并防止錨頭銹蝕；本實(shí)用新型可以用于測(cè)量巖土錨固工程中錨桿的應(yīng)力應(yīng)變，從而間接反映邊坡的應(yīng)力應(yīng)變。

進(jìn)一步的，所述光纖應(yīng)變片2通過粘貼劑緊密粘貼于錨桿錨固段，并能夠和錨桿同步變形，從而獲得錨桿的應(yīng)力應(yīng)變信息。

進(jìn)一步的，所述信號(hào)傳輸線3鋪設(shè)于錨桿表面，防壓水膜4將錨桿1、光纖應(yīng)變片2以及信號(hào)傳輸線3緊密覆蓋，對(duì)內(nèi)部監(jiān)測(cè)裝置起保護(hù)作用，同時(shí)進(jìn)一步保證錨桿1和光纖應(yīng)變片2的協(xié)調(diào)變形。

進(jìn)一步的，所述環(huán)氧樹脂填芯5均勻填充與防壓水膜4與波形防護(hù)套6之間，能很好地防止在長(zhǎng)期作用下錨桿的銹蝕作用。

進(jìn)一步的，所述混凝土填芯7均勻填充于錨桿鉆孔中，使錨桿和被錨固巖體同步變形，將應(yīng)力應(yīng)變信息傳輸于光纖應(yīng)變片，從而間接測(cè)量邊坡內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變。

進(jìn)一步的，所述保護(hù)盒11通過信號(hào)傳輸線3接收應(yīng)力應(yīng)變信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理終端處理測(cè)量數(shù)據(jù)，此外也可以防止錨頭銹蝕。

本實(shí)用新型的工作過程和工作原理：

1、針對(duì)采用錨固工程設(shè)計(jì)的巖石錨桿或者土層錨桿，在應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)區(qū)，布置鉆孔，鉆孔直徑大于錨桿直徑。鉆孔清孔后，布置錨桿，在錨桿周圍澆筑混凝土，并機(jī)械夯實(shí)，待混凝土完全凝固后，實(shí)施應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)。

2、本實(shí)用新型采用的是基于OTDR的分布式光纖應(yīng)力傳感器，設(shè)光纖受到的微彎擾動(dòng)(應(yīng)力變化量)為ΔP，光纖微彎變形為ΔX，其引起相應(yīng)的微彎損耗變化量為Δα，則有式中為靈敏度系數(shù)，測(cè)量相應(yīng)微彎損耗變化量即可讀取應(yīng)力變化量。

3、結(jié)合周期性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，即可獲取錨桿的應(yīng)力應(yīng)變，間接反映邊坡的應(yīng)力應(yīng)變，此外，通過對(duì)監(jiān)測(cè)得到的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)與錨桿的最大允許應(yīng)力應(yīng)變相比較，則可以對(duì)錨固工程的穩(wěn)定性進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào)。

通過上述的說明內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以在不偏離本項(xiàng)實(shí)用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型的未盡事宜，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)。