本發明涉及錨固技術領域，具體而言，涉及一種錨桿墊板受力測量裝置。

背景技術：

錨固技術作為一種優越的巖土體加固技術方法，其是通過深部圍巖的承載能力和錨桿的預應力對圍巖施加壓應力，將一些分散的巖塊聯系在一起，有效改善巖固區圍巖力學參數，提高圍巖抗拉和耐剪強度。錨固技術越來越廣泛的應用于各種工程領域，錨桿在地下工程支護領域獲得了廣泛的應用，對于降低支護成本和減少事故發揮了重要作用。

發明人研究發現，錨桿墊板作為錨桿體系中重要的組成部分，其受力狀態能直觀反映錨桿的軸力大小，直接關系到錨桿的支護性能，因此，為準確把握錨桿軸力特征，如何精確測量墊板的受力與松緊特征變化情況就顯得尤為重要。現有技術中對地下工程中錨固結構受力的監測通常將錨桿軸力作為重要的評價指標。為了評估錨桿的支護作用和力學狀態，通常采用電阻應變式、振弦式及光纖光柵式等測量方法，直接對錨桿的桿體進行軸力的測量。這些測量方法存在操作復雜、測量結果不準確等缺點。且由于錨固結構的受力情況復雜，上述受力測試的方法不能快速反映錨固結構受力狀況。目前并沒有通過對錨桿墊板的監控來分析錨桿受力的研究的相關報道。

技術實現要素：

本發明提供了一種錨桿墊板受力測量裝置，旨在改善錨桿墊板受力測量復雜問題，能夠測定錨桿墊板的受力情況，操作簡便，測量精度高。

本發明是這樣實現的：

一種錨桿墊板受力測量裝置，包括墊板、光纖光柵傳感器、光纖和測試接口。墊板開設有用于連接錨桿桿體的預留孔，墊板具有相對的第一面和第二面，第二面開設有凹槽，凹槽延伸至墊板的一側邊緣。光纖光柵傳感器安裝于凹槽中，光纖光柵傳感器通過光纖與測試接口連接。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，凹槽至少為兩個，兩個凹槽分別設置在預留孔的相對兩側。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，墊板具有碗形凸起部。碗形凸起部由墊板的第二面向墊板的第一面的方向凸出，預留孔開設于碗形凸起部。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，凹槽設于碗形凸起部且延伸至墊板的一側邊緣，光纖光柵傳感器安裝在凹槽且位于碗形凸起部。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，墊板在第二面上的投影大致為長方形，凹槽沿墊板的寬度方向開設，且延伸至墊板寬度方向的兩個邊緣。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，光纖光柵傳感器通過粘接劑粘接于凹槽中。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，粘接劑為樹脂類粘接劑。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，光纖鋪設于凹槽中。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，錨桿墊板受力測量裝置還包括桿體和連接件，桿體的緊固端穿過預留孔，且與墊板通過連接件固定。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，錨桿墊板受力測量裝置還包括數據采集系統，測試接口和數據采集系統連接。

本發明的有益效果是：本發明通過上述設計得到的錨桿墊板受力測量裝置，在墊板的一面開設有凹槽，將光纖光柵傳感器設置在凹槽中。通過光纖將光纖光柵傳感器和測試接口相連。在錨桿墊板受到應力時，根據光纖光柵傳感器因此產生的應變變化值，測量得到錨桿墊板的受力情況。光纖光柵傳感器具有成本低、測量精度高、重復性好、響應時間短、測量范圍大等特點，結構簡單、易于安裝，可以實現錨桿墊板受力情況的在線監測。通過光纖光柵傳感器測量墊板的應力變化，從而保證錨桿體系的支護性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施方式的技術方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1是本發明實施例提供的錨桿墊板受力測量裝置的剖視圖；

圖2是圖1中的墊板的剖視圖；

圖3是圖1中錨桿墊板受力測量裝置第一視角下的結構示意圖；

圖4是圖2所示的墊板在未加工碗形凸起部前的示意圖。

圖標：100-錨桿墊板受力測量裝置；110-桿體；120-連接件；121-螺母；310-墊板；310a-基板；311-第一面；312-第二面；313-凹槽；314-碗形凸起部；320-光纖光柵傳感器；330-光纖；340-測試接口；350-預留孔；410-數據采集系統。

具體實施方式

為使本發明實施方式的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施方式中的附圖，對本發明實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式是本發明一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基于本發明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本發明保護的范圍。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施方式的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施方式。基于本發明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本發明保護的范圍。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“寬度”、“內”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的設備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

實施例

參照圖1至圖3所示，本發明提供一種錨桿墊板受力測量裝置100，包括桿體110、連接件120、墊板310、光纖光柵傳感器320、光纖330和測試接口340。

參照圖2和圖3所示，墊板310開設有用于連接桿體110的預留孔350，預留孔350為通孔。墊板310具有相對的第一面311和第二面312，第二面312開設有凹槽313，凹槽313延伸至墊板310的一側邊緣。光纖光柵傳感器320安裝于凹槽313中，光纖光柵傳感器320通過光纖330與測試接口340連接。

當光纖光柵傳感器320周圍的應變、應力或其它待測物理量發生變化時，光纖光柵傳感器320產生光纖信號的波長位移，通過檢測波長位移的情況，即可獲得待測物理量的變化情況。

光纖光柵傳感器320具有小巧、柔軟、抗干擾能力強、集傳感與傳輸于一體、易于制作和埋入等優點，還具有波長分離能力強、對環境干擾不敏感、傳感精度和靈敏度極高、能絕對數字測量、防潮、耐腐蝕、壽命長、多個傳感器之間可船接復用等優勢，可以滿足支護結構檢測的高精度、遠距離、分布式和長期性的技術要求，具有其他類型傳感器不可替代的作用。

墊板310的第二面312抵接于錨固表面，在墊板310第二面312開設有兩個凹槽313，兩個凹槽313分別設置在預留孔350的相對兩側。進一步優選地，兩個凹槽313沿預留孔350的軸線對稱分布，兩個凹槽313中均安裝有光纖光柵傳感器320。在本實施例中，兩個凹槽313在垂直于預留孔350軸線的平面上互相平行，在兩個凹槽313相對稱的位置上裝設兩個光纖光柵傳感器320，方便進行數據的測量和校準，使得測得的墊板310的受力情況更為精準。

需要說明的是，在本發明的其他實施例中，凹槽313可以只開設一個，只需要滿足可以裝設光纖光柵傳感器320的要求即可。也可以是，在墊板310上設置多個凹槽313和多個光纖光柵傳感器320，例如3個、4個、5個等。優選地，凹槽313的數量為偶數個，且偶數個凹槽313沿預留孔350的軸線對稱設置。相對應地，裝設有與凹槽313個數相對應的偶數個光纖光柵傳感器320，且偶數個光纖光柵傳感器320的安裝位置沿預留孔350的軸線對稱。

墊板310具有碗形凸起部314，碗形凸起部314由墊板310的第二面312向墊板310的第一面311的方向凸出，預留孔350開設于碗形凸起部314。墊板310主要用于改善錨桿體系的錨固性能，用于改變桿體110的端部受力情況，增強加固效果，在使用時方便施加預應力。異形的墊板310可以減少受力不均勻和應力集中現象，保證桿體110中心受力。同時設置碗形凸起部314可以使墊板310適應形變，隨著周邊圍巖應力不斷釋放，圍巖發生形變，桿體110所受應力逐漸增大，使得墊板310發生形變，通過墊板310形變的方式實現讓壓。

碗形凸起部314的橫截面為半球狀，碗形凸起部314位于墊板310的中心位置，預留孔350開設于碗形凸起部314的正中位置，使得桿體110 施加于墊板310上的外力平衡，保證最佳的讓壓效果，延長墊板310的使用壽命。可以理解的是，在本發明的其他實施例中，碗形凸起部314和預留孔350的位置不做具體的限定。

凹槽313的設于碗形凸起部314，且延伸至墊板310的一側邊緣。光纖光柵傳感器320安裝在凹槽313內且位于碗形凸起部314。當墊板310抵接于錨固表面時，碗形凸起部314與錨固表面不直接接觸，保護安裝于其上的光纖光柵傳感器320不會應圍巖應力受到擠壓，延長光纖光柵傳感器320的使用壽命。同時保證碗形凸起部314不受錨固表面熱脹冷縮的影響，使測得的數據能夠真實反映墊板310受到的壓力。

光纖330用于實現光纖光柵傳感器320和測試接口340的連接，保證測試數據的輸出。在本實施例中，光纖330鋪設于凹槽313，從墊板310的一側邊緣伸出。光纖330從凹槽313中引出，方便安裝，有利于保護光纖330，延長產品的使用壽命。

進一步優選地，墊板310在第二面312上的投影大致為長方形，凹槽313沿墊板310的寬度方向開設，且延伸至墊板310寬度方向的兩個邊緣。凹槽313延伸至墊板310的兩側邊緣，方便加工。在實際使用過程中，裝設完光纖光柵傳感器320后，可以根據實際需求選擇光纖330從墊板310的哪一側邊緣伸出，滿足使用需求，便捷高效。可以理解的是，本領域技術人員可以根據實際情況設計凹槽313開設的位置和延伸的軌跡。

光纖光柵傳感器320通過粘接劑粘接于凹槽313中，粘接劑用于固定和保護光纖光柵傳感器320，使光纖光柵傳感器320牢固安裝于墊板310中，提高其穩定性能及使用壽命。可以理解的是，在本發明的其他實施例中，光纖光柵傳感器320在凹槽313中的固定方式也可以是粘接以外的其他形式，例如在光纖光柵傳感器320上設置安裝基座，安裝基質卡接或通過緊 固件安裝于凹槽313中。

優選地，粘接劑選用樹脂類粘接劑，例如環氧膠樹脂粘接劑，但不局限于此。環氧膠樹脂的耐腐蝕性及介電性能好，能耐酸、堿、鹽，其粘接性能和密封性能優良，絕緣性能佳，可以適用錨桿墊板受力測量裝置100工作的惡劣環境，延長光纖光柵傳感器320及墊板310的使用壽命。

凹槽313在墊板310的第一面311上的投影大致為矩形，開槽深度為1-3mm，優選為2mm，便于凹槽313的加工和制作，以及便于裝設光纖光柵傳感器320和光纖330，但不局限于此。本領域技術人員可以根據實際需求對凹槽313的形狀和深度進行加工。

參閱圖1所示，錨桿墊板受力測量裝置100的桿體110的緊固端穿過預留孔350，且與墊板310通過連接件120固定。連接件120優選為螺母121，螺母121與桿體110的緊固端相匹配且螺母121固定在墊板310的第一面311。螺母121的內壁設置有內螺紋，與桿體110緊固端設置的外螺紋相匹配，實現桿體110和墊板310的連接，制作簡單，方便操作。為進一步減少應力集中現象，可以在螺母121和墊板310間加設墊圈(圖未示)，延長，錨桿墊板受力測量裝置100的使用壽命。需要說明的是，連接件120還可以是其他具有緊固作用的裝置。

請參閱圖3，本實施例提供的錨桿墊板受力測量裝置100還包括數據采集系統410，測試接口340和數據采集系統410連接。

本實施例還提供一種錨桿墊板受力測量裝置100的加工方法，其包括以下步驟：

參閱圖4所示，取一基板310a，基板310a大致為平板型，在平板型基板310a上開設出預留孔350，在平板型基板310a開設出凹槽313，凹槽313 位于第二面312，且凹槽313延伸至基板310a的一側邊緣；沿平板型基板310a第二面312向第一面311的方向在平板型基板310a上沖出碗形凸起部314，保證凹槽313部分位于碗形凸起部314；將光纖光柵傳感器320和光纖330安裝至凹槽313中，光纖330的一端連接光纖光柵傳感器320且另一端連接測試接口340，即得到本實施例提供的墊板310。先在基板310a上開設出凹槽313，再沖出碗形凸起部314，將光纖光柵傳感器320裝設在凹槽313位于碗形凸起部314的位置，加工方法簡單，生產條件便于控制，適用于大批量生產制造。

需要說明的是，在本發明的其他實施例中，可以省略在基板310a沖出碗形凸起部314這一步驟。

使用時，將墊板310和桿體110、連接件120組裝起來就可以得到錨桿墊板受力測量裝置100。

錨桿墊板受力測量裝置100的工作原理是：將桿體110插入墊板310的預留孔350中，將螺母121套設于桿體110并抵接于墊板310的第一面311，凹槽313開設在墊板310的第二面312。墊板310的第二面312向第一面311的方向凸出形成碗形凸起部314，光纖光柵傳感器320裝設于凹槽313位于碗形凸起部314的部分。光纖330的一端連接光纖光柵傳感器320，另一端沿著凹槽313延伸出連接有測試接口340。測試接口340和數據采集系統410連接。墊板310受力過程中，墊板310發生應變并作用于光纖光柵傳感器320，光纖光柵傳感器320受到應變作用使其反射光波長發生變化，波長變化通過測試接口340傳送到數據采集系統410，進行信號數據處理和存儲。通過數據采集系統410讀取光纖光柵傳感器320的波長的變化，轉化為墊板310的形變，進而測出墊板310所受力的大小。根據實際情況進行災害預警或及時對作用于墊板310的外力做相應的調整以提供抗力，及 時改變了巖體的受力狀況，例如增加圍壓，提高巖石的力學參數，改善巖體的力學性能，有效提高桿體110和墊板310的支護性能。

綜上，本發明的提供的錨桿墊板受力測量裝置100，在墊板310的第二面312開設凹槽313，安裝光纖光柵傳感器320，精準測量墊板310的受力情況。這種錨桿墊板受力測量裝置100結構簡單、安裝方便。墊板310受力情況監測受外界的干擾影響小，根據墊板310受力情況可以反映圍巖狀態以及錨固體系的支護性能，通過簡單的數據分析就可以得到精準可靠的結果。

以上所述僅為本發明的優選實施方式而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。