[发明专利]锚杆受力状态的随机无损动力检测技术

说明书

技术领域

本发明涉及锚杆受力状态的随机无损动力检测技术，尤其适用于矿山、隧道、边坡预应力锚杆、锚索使用状态的在线监测，也适用于矿山、隧道、边坡锚杆、锚索使用状态的在线监测。

背景技术

锚杆支护被广泛地应用于地下巷道以及边坡围岩的加固与支护中，尤其在煤矿井下大量使用了锚杆支护，目前我国国有煤矿年巷道总进尺在1000万米以上，用于支护的锚杆用量高达4000万根以上，在这4000万根锚杆中有多少锚杆对地下巷道及边坡围岩起到加固作用，谁也无法回答。事实上，由于不同的锚杆或者距离很近的锚杆所承受的拉应力都会因围岩性质和施工质量的差异而不同，而且由于采矿过程中应力的重新分布或地质运动，同一根锚杆中的受力也会在服务期限内发生改变，若支护强度弱，围岩不安全，若支护强度过高，会造成材料浪费，因此非常有必要对锚杆中的应力状态进行实时监控。

目前对锚杆的安全稳定性进行监测主要有两种方法。一种监测方法是利用深孔多点位移计、位移收敛计、顶板离层指示仪等进行位移监测，位移是力作用的累积效应，因此这种监测在时间上是滞后的，时效性差。另一种监测方法是利用扭矩拔手、测力锚杆、拉拔计、钢弦计、液压枕式测力计等进行受力检测。扭矩拔手测力只能通过测试锚杆安装时的扭矩来估算预紧力，其准确率低。测力锚杆测力是通过贴有应变片的特殊锚杆测知这根锚杆在围岩内的受力状况，不能对任意一根普通锚杆进行受力监测。钢弦计、液压枕测力计测力是将它们安装在围岩与托板之间，根据锚杆受力后钢弦计的频率或液压枕的压力来测知锚杆的受力状况，也不能实现对任意一根锚杆进行受力监测。测力锚杆、拉拔计这两种受力检测手段只能进行点检测，并不能实行面检测，拉拔计测力是利用液压千斤顶进行拉拔试验来测定锚杆的锚固力(最大承载能力)，无法检测锚杆的受力状态，且这种检测手段既费工又费时，更重要的是这种检测手段对经锚杆加固的巷道产生较强的扰动，降低了锚杆对围岩的加固作用，而且仅限于个别抽查。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种方便、快捷、有效的锚杆、锚索受力状态的随机无损动力检测技术。

技术方案：本发明锚杆受力状态的随机无损动力检测装置，它包括计算机数据处理系统，还包括设在锚杆外露端上的激振力紧固装置、设在锚杆外露端紧固螺母上的加速度传感器，加速度传感器上连接有一信号采集智能动测仪；所述的激振力紧固装置为一形钢，形钢上设有一个可穿套在锚杆上的孔，还设有一个与该孔径成直角并相通的螺钉孔。

本发明锚杆受力状态的随机无损动力检测方法，在锚固于岩(煤)体内的锚杆外露端上安装激振力紧固装置，并在锚杆外露端的紧固螺母上安装加速度传感器，在加速度传感器上连接信号采集智能动测仪；对激振力紧固装置施加力，使锚杆产生振动，通过设在紧固螺母上的加速度传感器采集锚杆振动加速度，加速度传感器采集到的加速度信号传输给智能动测仪，智能动测仪将接收到的加速度模拟信号转换成加速度数字信号并存储，将所采集到的数据输入计算机进行运算处理，选出锚杆振动前5阶频率中的任一阶频率及加速度波回波时间，计算出锚杆的预应力或工作载荷，将所计算出的锚杆1的预应力或工作载荷大小与锚杆锚固力设计值相比较，最终确定所测锚杆的受力状态。

有益效果：本发明锚杆受力状态的随机无损动力检测技术，最适用于矿山锚杆、锚索使用状态的在线监测，也适用于隧道、边坡锚杆锚索使用状态的在线监测。在锚固于岩(煤)体内的锚杆锚索外露端上安装激振力紧固装置和与信号采集智能动测仪相连的加速度传感器，通过对激振力紧固装置施力，使锚杆、锚索产生横向振动，通过加速度传感器，将信号传给智能动测仪，智能动测仪将接收到的加速度信号转换成数字信号并存储，最后通过计算机数据处理，完成锚杆锚索初始安装时的预应力及工作状态时的载荷检测，整个受力的全过程在线监测、非破损、全面性，可对任意一根锚杆受力进行无损动力检测，只要对锚杆锚索外露端敲击，无需在锚杆锚索施工时安装任何附加装置，其操作简单，使用方便、快捷，易于携带，效果好，具有广泛的实用性。

附图说明

附图是本发明锚杆受力状态的随机无损动力检测装置结构示意图。

图中：1-锚杆，2-树脂，3-煤体，4-托盘，5-加速度传感器，6-紧固螺母，7-激振力紧固装置，8-智能动测仪。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：