本發(fā)明屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于巖質(zhì)邊坡支護(hù)與全程監(jiān)測的新型智能錨索體系及其固定方法。

背景技術(shù)：

預(yù)應(yīng)力錨索目前是巖土工程中邊坡支護(hù)中最常見的技術(shù)手段，預(yù)應(yīng)力錨索可以主動加固巖土體，有效增大巖體穩(wěn)定安全系數(shù)，保證工程建設(shè)和運行期的安全。例如，典型的無粘結(jié)錨索結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要特點有以下幾個方面：

1)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索采用的是無粘結(jié)鋼絞線1’，在普通鋼絞線外面套了一層PE的塑料套管，內(nèi)注滿黃油，可以有效地預(yù)防鋼絞線腐蝕；

2)由于鋼絞線外面有一層塑料套管，鋼絞線在套管中可以自由移動，利用這個特性，在鋼絞線端部鐓頭下安裝內(nèi)錨頭2’，在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉的時候，鋼絞線端頭壓在內(nèi)錨頭上，是內(nèi)錨頭在巖體上形成壓應(yīng)力，屬于壓力性錨索；

3)應(yīng)用無粘結(jié)鋼絞線的錨索，一般都采用一次注漿的施工方式，與粘結(jié)性錨索相比，無粘結(jié)錨索施工簡便、快捷、效率高，能夠?qū)吰录皶r進(jìn)行加固；

4)由于無粘結(jié)錨索采用了無粘結(jié)鋼絞線，鋼絞線外面有一層塑料套，使得鋼絞線能夠隨著巖體變形進(jìn)行應(yīng)力調(diào)整。

目前，巖質(zhì)邊坡支護(hù)中所采用的預(yù)應(yīng)力錨索的監(jiān)測主要是利用安裝在外錨頭的錨索測力計進(jìn)行錨索預(yù)應(yīng)力的監(jiān)測，但是由于無粘結(jié)錨索主要采用的是一次注漿的施工工藝，全長注漿之后才進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索的張拉，預(yù)應(yīng)力的傳遞由于孔道摩阻作用，導(dǎo)致深部錨索所受的張拉力要小于外錨頭附近錨索的張拉力，隨著錨索深度越大，錨索所受張拉力越小。因此，目前的錨索測力計所監(jiān)測到的結(jié)果很難反應(yīng)預(yù)應(yīng)力錨索的實際工作狀態(tài)。因此，亟需開發(fā)一種新型的預(yù)應(yīng)力錨索監(jiān)測裝置，能夠有效地監(jiān)測預(yù)應(yīng)力錨索全程的受力變形特征，及時掌握預(yù)應(yīng)力錨索工作性狀，并間接反應(yīng)邊坡巖體的變形，為工程運行的安全與可靠提供重要的評價依據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種適用于巖質(zhì)邊坡支護(hù)與全程監(jiān)測的錨索體系，其能夠?qū)︻A(yù)應(yīng)力錨索在長期服役過程中的鋼絞線全程受力變形進(jìn)行監(jiān)測，可以真實反應(yīng)錨索服役性狀及邊坡巖體在預(yù)應(yīng)力錨索長度范圍內(nèi)的變形情況。

本發(fā)明的另一目的是提供一種適用于巖質(zhì)邊坡支護(hù)與全程監(jiān)測的錨索體系的固定方法，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)正常錨索的支護(hù)功能，而且還能利用錨索中的鋼絞線，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索中鋼絞線全程的受力變形性狀監(jiān)測，掌握預(yù)應(yīng)力錨索在服役期間的運行狀態(tài)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種適用于巖質(zhì)邊坡支護(hù)與全程監(jiān)測的智能錨索體系，它包括內(nèi)錨頭和外錨頭，二者之間通過若干鋼絞線固定連接，該鋼絞線套設(shè)有充填防銹油脂的套管，其中：

該內(nèi)錨頭位于錨索鉆孔內(nèi)端，貫穿設(shè)有若干絞線孔和導(dǎo)線孔；各鋼絞線穿設(shè)于對應(yīng)的絞線孔中，且各鋼絞線的內(nèi)端設(shè)有鐓頭，該鐓頭與該內(nèi)錨頭內(nèi)端面之間設(shè)有第一測力計；該第一測力計套設(shè)在該鋼絞線外周，且該第一測力計的線纜穿設(shè)于對應(yīng)的導(dǎo)線孔中；

該外錨頭位于該錨索鉆孔外端，包括錨墩，該錨墩與該錨索鉆孔外壁緊貼，該錨墩外側(cè)面依次設(shè)有墊板和錨板，該墊板和錨板之間設(shè)有第二測力計；該鋼絞線依次穿過該錨墩、墊板、第二測力計，外端固定于該錨板上；

各鋼絞線位于該錨索鉆孔內(nèi)部的部分沿長度方向間隔套設(shè)有若干張拉力傳感器，各張拉力傳感器外部罩設(shè)有保護(hù)罩，該張拉力傳感器的線纜由該保護(hù)罩外端穿出。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)錨頭和所述錨墩的截面均呈等腰梯形。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)錨頭內(nèi)端設(shè)有內(nèi)保護(hù)罩，所述鐓頭、第一測力計和鋼絞線的內(nèi)端均位于該內(nèi)保護(hù)罩內(nèi)部。

進(jìn)一步的，所述錨墩外側(cè)設(shè)有外保護(hù)罩，所述墊板、第二測力計、錨板和鋼絞線的外端均位于該外保護(hù)罩內(nèi)部。

一種適用于巖質(zhì)邊坡支護(hù)與全程監(jiān)測的智能錨索體系的固定方法，它包括下列步驟：

A.在鋼絞線外部沿長度方向套設(shè)安裝若干張拉力傳感器并進(jìn)行測試，并在各張拉力傳感器外部安裝保護(hù)罩；

B.對安裝張拉力傳感器的鋼絞線進(jìn)行編索，穿入內(nèi)錨頭的絞線孔中，并在內(nèi)錨頭內(nèi)側(cè)端面與鋼絞線的鐓頭之間安裝第一測力計，并套好內(nèi)保護(hù)罩；

C.將錨索整體放入錨索鉆孔安裝定位，向錨索鉆孔內(nèi)注漿；

D.在錨索鉆孔中漿液凝固之后，在錨索鉆孔外壁安裝錨墩，并在錨墩外側(cè)依次安裝墊板、第二測力計及錨板，并使鋼絞線依次穿過錨墩、墊板、第二測力計及錨板；

E.對鋼絞線進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索張拉，并記下第一測力計、第二測力計和張拉力傳感器在同一時間點的隨張拉過程而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；

F.根據(jù)張拉過程中采集得到的第一測力計、第二測力計和張拉力傳感器的數(shù)據(jù)，確定監(jiān)測初值，作為預(yù)應(yīng)力錨索運行過程中的初始值；

G.將鋼絞線外端固定于錨板上，檢查第一測力計、第二測力計和張拉力傳感器的線纜之后，在錨墩外側(cè)安裝外保護(hù)罩。

進(jìn)一步的，所述的適用于巖質(zhì)邊坡支護(hù)與全程監(jiān)測的智能錨索體系的固定方法，還包括步驟H.通過第一測力計、第二測力計和張拉力傳感器的數(shù)據(jù)實時監(jiān)測預(yù)應(yīng)力錨索不同位置的受力情況。

本發(fā)明的有益效果是：通過本發(fā)明的實施，在邊坡支護(hù)中的預(yù)應(yīng)力錨索不僅僅是邊坡加固措施中的一部分，而且也能利用該錨索進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索全程的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測，從另外一個方面也能夠了解邊坡不同深度巖體的變形情況，從而真正了解邊坡的應(yīng)力變形場，為錨固邊坡運行安全與可靠提出重要的技術(shù)支撐。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明適用于巖質(zhì)邊坡支護(hù)與全程監(jiān)測的智能錨索體系的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明適用于巖質(zhì)邊坡支護(hù)與全程監(jiān)測的智能錨索體系的第一測力計處的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明適用于巖質(zhì)邊坡支護(hù)與全程監(jiān)測的智能錨索體系的第二測力計處的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明適用于巖質(zhì)邊坡支護(hù)與全程監(jiān)測的智能錨索體系的張拉力傳感器處的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下配合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明，然而并非用以限制本發(fā)明的實施范圍。

如圖2所示，本發(fā)明提供一種適用于巖質(zhì)邊坡支護(hù)與全程監(jiān)測的智能錨索體系，它包括內(nèi)錨頭1和外錨頭2，二者之間通過若干鋼絞線3固定連接，該鋼絞線3套設(shè)有充填防銹油脂的套管。

如圖3所示，該內(nèi)錨頭1位于錨索鉆孔4內(nèi)端，貫穿設(shè)有若干絞線孔11和導(dǎo)線孔12。各鋼絞線3穿設(shè)于對應(yīng)的絞線孔11中，且各鋼絞線3的內(nèi)端設(shè)有鐓頭31，該鐓頭31與該內(nèi)錨頭1內(nèi)端面之間設(shè)有第一測力計5。該第一測力計5套設(shè)在該鋼絞線3外周，且該第一測力計5的線纜穿設(shè)于對應(yīng)的導(dǎo)線孔12中。該內(nèi)錨頭1內(nèi)端設(shè)有內(nèi)保護(hù)罩13，該鐓頭31、第一測力計5和鋼絞線3的內(nèi)端均位于該內(nèi)保護(hù)罩13內(nèi)部，以防止鐓頭31、第一測力計5和鋼絞線3的內(nèi)端受到腐蝕。

如圖4所示，該外錨頭2位于該錨索鉆孔4外端，包括錨墩21，該錨墩21與該錨索鉆孔4外壁緊貼，該錨墩21外側(cè)面依次設(shè)有墊板22和錨板23，該墊板22和錨板23之間設(shè)有第二測力計6。該鋼絞線3依次穿過該錨墩21、墊板22、第二測力計6，外端固定于該錨板23上。進(jìn)一步的，該內(nèi)錨頭1和該錨墩21的截面均呈等腰梯形。另外，該錨墩21外側(cè)設(shè)有外保護(hù)罩24，該墊板22、第二測力計6、錨板23和鋼絞線3的外端均位于該外保護(hù)罩24內(nèi)部，以防止墊板22、第二測力計6、錨板23和鋼絞線3的外端受到腐蝕。

如圖5所示，各鋼絞線3位于該錨索鉆孔4內(nèi)部的部分沿長度方向間隔套設(shè)有若干張拉力傳感器7，各張拉力傳感器7外部罩設(shè)有保護(hù)罩71，該張拉力傳感器7的線纜由該保護(hù)罩71外端穿出。

本發(fā)明的第一測力計5、第二測力計6和張拉力傳感器7的纜線連接到外錨頭的外部設(shè)備，以對第一測力計5、第二測力計6和張拉力傳感器7的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

本發(fā)明在新型預(yù)應(yīng)力錨索內(nèi)錨頭結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，整合新型的預(yù)應(yīng)力內(nèi)錨頭受力監(jiān)測設(shè)備、鋼絞線全程受力變形監(jiān)測技術(shù)、預(yù)應(yīng)力錨索內(nèi)外錨頭防腐系統(tǒng)以及監(jiān)測傳感器長期耐久性防護(hù)技術(shù)，形成新的智能預(yù)應(yīng)力錨索體系，使其能夠?qū)︻A(yù)應(yīng)力錨索在長期服役過程中的鋼絞線全程受力變形進(jìn)行監(jiān)測，一方面可以真實反應(yīng)錨索服役性狀，另一方面也可以反應(yīng)邊坡巖體在預(yù)應(yīng)力錨索長度范圍內(nèi)的變形情況。

本發(fā)明還提供一種適用于巖質(zhì)邊坡支護(hù)與全程監(jiān)測的智能錨索體系的固定方法，它包括下列步驟：

A.在鋼絞線3外部沿長度方向套設(shè)安裝若干張拉力傳感器7并進(jìn)行測試，并在各張拉力傳感器7外部安裝保護(hù)罩71；

B.對安裝張拉力傳感器7的鋼絞線3進(jìn)行編索，穿入內(nèi)錨頭1的絞線孔11中，并在內(nèi)錨頭1內(nèi)側(cè)端面與鋼絞線3的鐓頭31之間安裝第一測力計5，并套好內(nèi)保護(hù)罩13；

C.將錨索整體放入錨索鉆孔4安裝定位，向錨索鉆孔4內(nèi)注漿；

D.在錨索鉆孔4中漿液凝固之后，在錨索鉆孔4外壁安裝錨墩21，并在錨墩21外側(cè)依次安裝墊板22、第二測力計6及錨板23，并使鋼絞線3依次穿過錨墩21、墊板22、第二測力計6及錨板23；

E.對鋼絞線3進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索張拉，并記下第一測力計5、第二測力計6和張拉力傳感器7在同一時間點的隨張拉過程而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；

F.根據(jù)張拉過程中采集得到的第一測力計5、第二測力計6和張拉力傳感7器的數(shù)據(jù)，確定監(jiān)測初值，作為預(yù)應(yīng)力錨索運行過程中的初始值；

G.將鋼絞線3外端固定于錨板23上，檢查第一測力計5、第二測力計6和張拉力傳感器7的線纜之后，在錨墩21外側(cè)安裝外保護(hù)罩24。

另外，上述適用于巖質(zhì)邊坡支護(hù)與全程監(jiān)測的錨索體系的固定方法，還包括步驟H.通過第一測力計5、第二測力計6和張拉力傳感器7的數(shù)據(jù)實時監(jiān)測預(yù)應(yīng)力錨索不同位置的受力情況。

本發(fā)明所設(shè)計的適用于巖質(zhì)邊坡支護(hù)與長期全程監(jiān)測的智能錨索體系，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)正常錨索的支護(hù)功能，而且還能利用錨索中的鋼絞線，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨索中鋼絞線全程的受力變形性狀監(jiān)測，掌握預(yù)應(yīng)力錨索在服役期間的運行狀態(tài)，進(jìn)而可利用這些監(jiān)測資料對邊坡支護(hù)體系可靠性進(jìn)行評價。

另一個方面，利用得到的預(yù)應(yīng)力錨索中鋼絞線全程的受力變形性狀監(jiān)測資料，可以得到邊坡加固區(qū)域巖體不同深度的變形特性，結(jié)合邊坡區(qū)域內(nèi)若干個新型的預(yù)應(yīng)力全程監(jiān)測錨索，利用高精度差值分析可以得到整個巖質(zhì)邊坡的不同深度位移場，從而利用該信息對邊坡的安全運行狀態(tài)進(jìn)行可靠的評價。

本發(fā)明的提出，解決了目前預(yù)應(yīng)力錨索監(jiān)測的難題，使預(yù)應(yīng)力錨索監(jiān)測水平有了較大的提升。因此，將該發(fā)明專利應(yīng)用于實際的巖質(zhì)邊坡支護(hù)中，可以取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

需要指出的是，上述實施方式僅僅是可能的實施例，是為了清楚地理解本發(fā)明的原理而提出的。可以在不背離本發(fā)明原理和范圍的情況下對上述本發(fā)明的實施方式進(jìn)行許多變化和修改。所有這些修改和變化都包括在本發(fā)明揭示的范圍中，并且受到所附權(quán)利要求的保護(hù)。