[实用新型]一种基于FBG传感器的监测锚杆及系统

说明书

一种基于FBG传感器的监测锚杆及系统，包括锚杆、传感单元、保护壳体；保护壳体沿周向设置在锚杆的侧面，传感单元设置在保护壳体内；两个保护壳体对称设置在锚杆的两侧，每个保护壳体内均设置有传感单元。本实用新型通过对隧道内部岩土体应力的改变而导致的大量的热以及岩土体外部变形而导致的应变的改变量的监测，并将其转化为数据传输至地表，明确当前岩土体的变形发展程度，并提供预警。

技术领域

本实用新型属于隧道围岩预警监测技术领域，特别涉及一种基于FBG传感器的监测锚杆及系统。

背景技术

近年来，随着国内基建的大量兴起，国内山岭隧道也呈雨后春笋式的迸发。在山岭隧道的施工过程中，除了依靠围岩的自稳，对于隧道的支护是一件必不可少的工序，锚喷支护技术，作为山岭隧道的重要支护手段之一，其作用便是依靠其独特的支护形式，加固岩体、控制变形，用于增强围岩的稳定性，以防止隧道坍塌，然而目前，国内外对于隧道运营期间围岩方面的监控量测少之又少，大多数都采用人力勘探，这种监控技术不单耗费大量的人力物力，更具有一定的主观性，很难解决隧道运营期间的安全监控。因此，为保证隧道的安全运营，发明一种能够能够对隧道围岩系统进行实时监控的装置亟待解决。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于FBG传感器的监测锚杆及系统，以解决上述问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于FBG传感器的监测锚杆，包括锚杆、传感单元、保护壳体；保护壳体沿周向设置在锚杆的侧面，传感单元设置在保护壳体内；两个保护壳体对称设置在锚杆的两侧，每个保护壳体内均设置有传感单元。

进一步的，传感单元包括温敏FBG传感器和应变FBG传感器；温敏FBG传感器和应变FBG传感器分别设置在两个保护壳体内。

进一步的，两个保护壳体内均设置有填充材料；温敏FBG传感器所在的保护壳体内设置有酚醛树脂发泡材料，温敏FBG传感器被酚醛树脂发泡材料包裹；应变FBG传感器所在的保护壳体内填充有微纳隔热材料，应变FBG传感器被微纳隔热材料包裹。

进一步的，温敏FBG传感器所在的保护壳体内侧壁设置有导热膜；应变FBG传感器所在的保护壳体内侧壁设置有隔热膜。

进一步的，应变FBG传感器上设置有三个铰链，三个铰链的端部均连接到保护壳体内侧壁。

进一步的，锚杆的端部设置滑轮。

进一步的，一种基于FBG传感器的监测锚杆的系统，包括基于FBG传感器的监测锚杆、数据采集处理器、外部解调仪、数据处理终端和地面检测预警系统；

基于FBG传感器的监测锚杆、数据采集处理器、外部解调仪、数据处理终端和地面检测预警系统依次连接；

FBG传感器的监测锚杆用于采集岩土体的温度变化以及围岩的应变波动；

数据采集处理器用于采集基于FBG传感器的监测锚杆的数据并进行对比处理；

外部解调仪用于将信号转化为数据并传输给数据终端；

数据处理终端进行数据对比分析，判断是否触发地面检测预警系统。

与现有技术相比，本实用新型有以下技术效果：

本实用新型通过对隧道内部岩土体应力的改变而导致的大量的热以及岩土体外部变形而导致的应变的改变量的监测，并将其转化为数据传输至地表，明确当前岩土体的变形发展程度，并提供预警。结构简单、容易安装使用，环保、运用前景、范围广，该隧道围岩预警监测系统能够为隧道的安全运行提供有效保障，且不仅适用于山岭隧道，对其他需要支护结构也同样适用，诸如边坡、地下硐室、深基坑等均可使用。

附图说明

图1为本实用新型的监测锚杆整体结构示意图；