玄武岩纤维智能锚杆检测系统的制作方法

本发明涉及一种锚杆检测系统，尤其涉及一种玄武岩纤维智能锚杆检测系统。

背景技术：

玄武岩纤维锚杆系统作为新型锚杆系统，因其良好的耐久性能，已经在采矿工程巷道支护系统中得到了认可，是一种较为常用的锚固手段。但玄武岩纤维锚杆属于脆性材料，延性较小，锚杆工程属于隐蔽工程，当玄武岩纤维锚杆用于边坡工程、隧道工程时，锚杆系统发生突发性失稳时，无法提醒人员撤离并智能反馈给路政养护部门以便于及时加固维修，且现有锚杆锚固系统检测成本较高、无法满足长期监测需求。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有玄武岩纤维锚杆缺陷，本发明目的是提供一种玄武岩纤维智能锚杆检测系统，该检测系统可进行锚杆系统失稳预警与锚杆系统长期力学特征监测，降低了锚杆运营阶段维护难度，提高了运营阶段锚杆检测效率。

技术方案：本发明包括锚杆，所述的锚杆外部嵌套有锚杆接触环，锚杆内部设有金属刻丝，所述金属刻丝的一端与锚杆接触环连接，另一端与失稳预警系统连接；所述的锚杆外部设有锚环，锚环内侧与锚杆接触环相对应的位置设有锚环接触环，所述的锚环接触环与失稳预警系统连接。

所述的锚杆内部设有光栅，所述的光栅与光栅检测系统连接，用以监测锚杆的应力状态。

所述的光栅为布拉格光栅。

所述的锚杆端头设有锚杆引出线，所述锚杆引出线的一端与金属刻丝连接，另一端与失稳预警系统连接，通过内置金属刻丝形成失稳预警系统，预报通路，当锚杆发生脆性断裂或者锚环失效瞬时，预警系统可以及时进行预警。

所述的锚环接触环通过锚环引出线与失稳预警系统连接，锚环失效瞬时，预警系统可以及时进行预警。

所述的锚杆接触环与锚环接触环均为金属环。

所述的锚杆与锚环均采用玄武岩纤维制成，能够很好地与光栅及金属刻丝编织，且具有绝缘性。

有益效果：本发明的具有以下优点：

(1)本发明能够降低锚杆运营阶段维护难度，提高运营阶段锚杆检测效率；

(2)采用布拉格光栅替代应变片，用以检测锚杆系统的应力状态，相较于应变片，光栅寿命较长，可以在锚杆运营阶段通过预留端口，进行长期监测；

(3)本发明的锚杆和锚环均采用玄武岩纤维制成，能够很好地与光栅及金属刻丝编织，且具有绝缘性。

附图说明

图1为本发明的锚杆检测系统示意图；

图2为本发明的锚具系统示意图；

图3为本发明的锚杆锚具系统安装端头示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图3所示，本发明包括锚杆7，锚杆7外侧且靠近锚杆7端头的位置处嵌套有锚杆接触环3，锚杆7内部设有金属刻丝6，金属刻丝6贯穿整个锚杆7，其一端与锚杆接触环3连接，另一端与锚杆7端部的锚杆引出线9连接，通过锚杆引出线9与外部的失稳预警系统2连接。通过锚杆7内置的金属刻丝6形成失稳预警系统预报通路，当锚杆7发生脆性断裂时，预警系统可以及时进行预警。

锚杆7外侧套有锚具系统，如图2所示，锚具系统包括锚环8，锚环8与锚杆7之间设有夹具11，锚环8内侧与锚杆接触环3相对应的位置设有锚环接触环10，并确保锚环接触环10与锚杆接触环3对应，保证失稳预警系统正常运行，如图3所示。锚环接触环10通过锚环引出线4与失稳预警系统2连接，通过锚杆7内置的金属刻丝6形成失稳预警系统预报通路，当锚环8失效瞬间，预警系统可以及时进行预警。

如图1所示，锚杆7内部靠近其边缘的位置设有光栅5，光栅5采用布拉格光栅，光栅5贯穿整个锚杆7，其端部与光栅检测系统1连接。采用内置的布拉格光栅替代应变片，用以检测锚杆系统的应力状态。相较于应变片，光栅5寿命较长，可以在锚杆运营阶段通过预留端口，进行长期监测。

本发明的锚杆7和锚环8均采用玄武岩纤维制成，玄武岩纤维相对于其他材料，能够很好地与光栅5及金属刻丝6编织，且具有绝缘性。本发明基于边坡工程、隧道工程运营监测需求，玄武岩纤维智能锚杆检测系统的使用方法为：

玄武岩纤维智能锚杆的安装方式与普通全长黏结型玄武岩纤维锚杆一致，通过定位、钻孔、清孔、插杆、对中、灌浆、锚固、封孔和表面处理等进行安装。与普通全长黏结型玄武岩纤维锚杆安装不同的有以下三点：

(1)在材料进场前应对锚杆端部导线和锚杆接触环、金属刻丝、锚环接触环等分别进行通路检查，防止断路，同时检测光栅是否有不通的情况；

(2)在锚固阶段锚环接触环与锚杆接触环进行相应的组合通路验证，保证失稳预警系统安全；

(3)在表面处理阶段应预留光栅检测端口，并保障失稳预警系统能够正常稳定工作。

基于使用环境不同，锚杆设计应根据相应的地勘资料和工程需求按钢筋锚杆进行前期设计，根据等强度原则将原有的钢筋锚杆替换成相应的玄武岩纤维智能锚杆，玄武岩纤维智能锚杆系统的设计资料应包含锚杆长度、对中支架数量、锚固浆液种类/配比、锚固预应力值等详细资料。在锚杆支护系统运营阶段，失稳预警系统应持续稳定运营，用于检测预警锚杆支护系统的突发性失稳。在运营阶段，常规维护中应定期利用光栅检测端口对锚杆系统进行健康性检查，以预测锚杆系统的运营寿命。

技术特征：

1.一种玄武岩纤维智能锚杆检测系统，包括锚杆(7)，其特征在于，所述的锚杆(7)外部嵌套有锚杆接触环(3)，锚杆(7)内部设有金属刻丝(6)，所述金属刻丝(6)的一端与锚杆接触环(3)连接，另一端与失稳预警系统(2)连接；所述的锚杆(7)外部设有锚环(8)，锚环(8)内侧与锚杆接触环(3)相对应的位置设有锚环接触环(10)，所述的锚环接触环(10)与失稳预警系统(2)连接。

2.根据权利要求1所述的玄武岩纤维智能锚杆检测系统，其特征在于，所述的锚杆(7)内部设有光栅(5)，所述的光栅(5)与光栅检测系统(1)连接。

3.根据权利要求2所述的玄武岩纤维智能锚杆检测系统，其特征在于，所述的光栅(5)为布拉格光栅。

4.根据权利要求1所述的玄武岩纤维智能锚杆检测系统，其特征在于，所述的锚杆(7)端头设有锚杆引出线(9)，所述锚杆引出线(9)的一端与金属刻丝(6)连接，另一端与失稳预警系统(2)连接。

5.根据权利要求1所述的玄武岩纤维智能锚杆检测系统，其特征在于，所述的锚环接触环(10)通过锚环引出线(4)与失稳预警系统(2)连接。

6.根据权利要求1所述的玄武岩纤维智能锚杆检测系统，其特征在于，所述的锚杆接触环(3)与锚环接触环(10)均为金属环。

7.根据权利要求1所述的玄武岩纤维智能锚杆检测系统，其特征在于，所述的锚杆(7)与锚环(8)均采用玄武岩纤维制成。

技术总结
本发明公开了一种玄武岩纤维智能锚杆检测系统，包括锚杆，锚杆外部嵌套有锚杆接触环，锚杆内部设有金属刻丝，所述金属刻丝的一端与锚杆接触环连接，另一端与失稳预警系统连接；所述锚杆外部设有锚环，锚环内侧与锚杆接触环相对应的位置设有锚环接触环，所述的锚环接触环与失稳预警系统连接，所述的锚杆内部设有光栅，所述的光栅与光栅检测系统连接。本发明能够降低锚杆运营阶段维护难度，提高运营阶段锚杆检测效率；采用布拉格光栅替代应变片，用以检测锚杆系统的应力状态，相较于应变片，光栅寿命较长，可以在锚杆运营阶段通过预留端口，进行长期监测；本发明的锚杆和锚环均采用玄武岩纤维制成，能够很好地与光栅及金属刻丝编织，且具有绝缘性。

技术研发人员：戴国亮;郭庆;龚维明;邓会元;朱文波;李小娟;曹小林
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2020.01.13
技术公布日：2020.04.28