【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及巖土工程監測，具體涉及一種錨固段自膨脹鎖定結構及錨索式巖體應力應變監測方法。
技術介紹
1、在邊坡治理工程中，通過對邊坡的監測，能夠及時了解邊坡在施工期和運行期坡體的工作性態、及時地提出處理方案與措施。做到信息化施工，以減少不必要的損失，保證施工期和運行期工程的安全。目前邊坡監測存在不及時不準確、安全可靠低、無法實時全過程監測、無法實現施工期和運行區安全監測應相結合相銜接、布置儀器力多而繁瑣。
2、巖體受力監測系統的布置主要附加在邊坡的加固系統中，錨桿（索）加固是邊坡治理中的常用手段。預應力錨索錨固段的長度設計是關鍵，為保證錨索設計的安全與經濟，應充分利用錨索提供的粘結能力，設計合理的錨固深度。但由于錨索錨固段應力較復雜，目前我國灌漿錨固形式錨固段設計方法是假定錨索與水泥漿的粘結面上的剪應力為均勻分布，根據靜力平衡條件，由單孔設計噸位和抗拔試驗確定的平均剪應力得到錨索的設計長度。
技術實現思路
1、本專利技術提供了一種錨固段自膨脹鎖定結構及錨索式巖體應力應變監測方法，本專利技術鎖定結構基于錨固段是決定錨索性能的關鍵因素，通過增大錨索的抗拔力一方面可以提升錨索對邊坡的加固效果，另外一方面為巖石應力應變的長期實時監測的穩定性提供了保障。
2、為了實現上述的技術特征，本專利技術的目的是這樣實現的：一種錨固段自膨脹鎖定結構，包括錨固段自膨脹鎖定錨索，所述錨固段自膨脹鎖定錨索包括自膨脹錨固漿液，磁性錨索，錨索式巖體應力傳感器，組合式應變傳感器，測試分析系
3、所述磁性錨索通過自膨脹錨固漿液錨固在邊坡的錨孔內部；
4、所述錨索式巖體應力傳感器設置在錨孔的洞口部位，并用于檢測磁性錨索的應力；
5、所述組合式應變傳感器設置在錨孔的內側壁上；
6、所述錨索式巖體應力傳感器和組合式應變傳感器通過信號線與測試分析系統相連。
7、所述錨固段自膨脹鎖定錨索用于邊坡錨固時，在錨孔內通過自膨脹錨固漿液的膨脹而被限制，則錨固體會對磁性錨索和錨孔孔壁產生徑向壓力，進而加強錨固體約束力，實現磁性錨索錨在孔內自鎖。
8、所述自膨脹錨固漿液由水泥漿液作為基載液，添加重量比為5%-20%的磁粉，實現高密實度錨固；同時添加重量份比為15%-30%的膨脹劑，實現體積膨脹，以實現錨固段自鎖。
9、所述磁性錨索經過充磁機處理，具有磁性，并在自膨脹錨固漿液注入后，以磁性錨索為中心，呈外鼓式膨脹。
10、所述組合式應變傳感器均勻貼在圓柱表面中間部分與錨固段側壁，錨固段側壁粘貼應變傳感器有兩種方式：其一，應變片沿著圓柱側面展開方向橫縱交替布置；其二，應變片沿著軸向橫縱交替布置。
11、所述組合式應變傳感器由敏感柵，基底，蓋片，引線共同組成，敏感柵位于蓋片和基底之間，引線粘結在蓋片上，通過引線連接到測試分析系統。
12、一種錨索式巖體應力應變監測方法，所述監測方法采用所述錨固段自膨脹鎖定結構實現，包括以下步驟：
13、step1、邊坡錨孔鉆取：
14、采用空心鉆按照設計尺寸鉆取錨孔，具體尺寸根據工程設計需要調整，在錨孔內壁布置組合式應變傳感器，在應變片兩側均勻涂上環氧樹脂乳膠，進行隔水隔熱處理；
15、step2、自膨脹錨固漿液制備：
16、按一定水灰比、磁粉摻量、膨脹劑摻量配置成抗拉拔性能良好的自膨脹錨固漿液，其中膨脹劑與水泥發揮化學反應，體積膨脹，當有約束側限時，圍巖提供側限，限制錨固體體積膨脹，使錨固體更致密，錨固體外表面光滑、致密；
17、step3、磁性錨索植入與澆注：
18、將磁性錨索植入錨孔中，接著，在錨孔內注入自膨脹錨固漿液；
19、step4、錨索式巖體應力傳感器的埋設與安裝：
20、錨索張拉前，將錨索式巖體應力傳感器安裝在孔口墊板上，調整使測力計、錨具、千斤頂與孔軸垂直，偏斜應小于0.5°，偏心應不大于5mm，連接千斤頂進、回油端口后，安照0.1mpa/min的速率緩慢加載，進行張拉，使得整個錨索加載系統之間緊密接觸；
21、step5、磁性錨索的張拉及應力實時監測：
22、磁性錨索張拉完成后，千斤頂回油，基準值確定后，分級加荷張拉，逐級進行張拉觀測，每級加荷載測讀一次，最后一級荷載進行穩定觀測，以5分鐘測一次，連續三次讀數差小于1%為穩定，及時測讀鎖定荷載；
23、step6、數據監測與數據分析：
24、連接測試分析系統，進行錨索長期應力觀測，同時對電纜線路裝設保護裝置，進行0.5kg的落實沖擊實驗，進而成功抵御沖擊，傳輸數據無明顯波動，進而獲得錨索預應力隨時間變化的曲線圖；
25、step7、錨索失效應力應變預測分析：
26、利用已獲取的應力應變監測數據，通過灰色理論模型預測、時間序列模型預測方法或統計回歸預測模型來預測未來某一時刻坡體的狀態。
27、本專利技術有益效果：
28、1、本專利技術針對邊坡監測存在不及時不準確、安全可靠低、無法實時全過程監測，提出錨固段自膨脹鎖定錨索應力監測技術，進一步地，提出錨索失效預警分析方案。
29、2、本專利技術采用的錨固段自膨脹鎖定錨索中自膨脹錨固漿液，在普通漿液中，增加磁粉、膨脹劑等添加劑，有錨孔側限壓力時，在膨脹劑作用下，側向壓力增大，擠緊錨固段實現自鎖，增強抗拔性能；錨孔側限壓力不足時，漿液在磁粉帶動下，匯聚在磁性錨索四周，增強錨固粘結性能。
30、3、本專利技術采用的組合式應變傳感器中應變片橫縱交替布置，當有偏心應力時，一方受拉另一方受壓產生相反變化，可減小彎矩的影響，橫向粘貼應變片為溫度補償片有提高靈敏度的作用。
31、4、本專利技術提出的組合式應變傳感器應變片r1r2、r3r4串聯擺放在兩對臂內，r=r1=r2=r3=r4，r1r2r3r4測試的是同一方向上的應變，因此，串聯在一個電路中，電阻的疊加反應這一方向的合力。
32、5、本專利技術提出錨索長期應力觀測，通過進行0.5kg的落實沖擊實驗，可成功抵御沖擊，傳輸數據無明顯波動，再獲得長期應力曲線。
33、6、本專利技術提出測出的長期應力應變數據，經測試分析系統處理，可根據實際工況得到相應的預警方案。
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1.一種錨固段自膨脹鎖定結構，其特征在于，包括錨固段自膨脹鎖定錨索（2），所述錨固段自膨脹鎖定錨索（2）包括自膨脹錨固漿液（3），磁性錨索（4），錨索式巖體應力傳感器（5），組合式應變傳感器（6），測試分析系統（7）；
2.根據權利要求1所述一種錨固段自膨脹鎖定結構，其特征在于，所述錨固段自膨脹鎖定錨索（2）用于邊坡錨固時，在錨孔（1）內通過自膨脹錨固漿液（3）的膨脹而被限制，則錨固體會對磁性錨索（4）和錨孔（1）孔壁產生徑向壓力，進而加強錨固體約束力，實現磁性錨索（4）錨在孔（1）內自鎖。
3.根據權利要求1所述一種錨固段自膨脹鎖定結構，其特征在于，所述自膨脹錨固漿液（3）由水泥漿液作為基載液，添加重量比為5%-20%的磁粉，實現高密實度錨固；同時添加重量份比為15%-30%的膨脹劑，實現體積膨脹，以實現錨固段自鎖。
4.根據權利要求1所述一種錨固段自膨脹鎖定結構，其特征在于，所述磁性錨索（4）經過充磁機處理，具有磁性，并在自膨脹錨固漿液（3）注入后，以磁性錨索（4）為中心，呈外鼓式膨脹。
5.根據權利要求1所述一種錨固段自膨脹鎖
6.根據權利要求5所述一種錨固段自膨脹鎖定結構，其特征在于，所述組合式應變傳感器（6）由敏感柵，基底，蓋片，引線共同組成，敏感柵位于蓋片和基底之間，引線粘結在蓋片上，通過引線連接到測試分析系統。
7.一種錨索式巖體應力應變監測方法，其特征在于，所述監測方法采用權利要求1-6任意一項所述錨固段自膨脹鎖定結構實現，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種錨固段自膨脹鎖定結構，其特征在于，包括錨固段自膨脹鎖定錨索（2），所述錨固段自膨脹鎖定錨索（2）包括自膨脹錨固漿液（3），磁性錨索（4），錨索式巖體應力傳感器（5），組合式應變傳感器（6），測試分析系統（7）；
2.根據權利要求1所述一種錨固段自膨脹鎖定結構，其特征在于，所述錨固段自膨脹鎖定錨索（2）用于邊坡錨固時，在錨孔（1）內通過自膨脹錨固漿液（3）的膨脹而被限制，則錨固體會對磁性錨索（4）和錨孔（1）孔壁產生徑向壓力，進而加強錨固體約束力，實現磁性錨索（4）錨在孔（1）內自鎖。
3.根據權利要求1所述一種錨固段自膨脹鎖定結構，其特征在于，所述自膨脹錨固漿液（3）由水泥漿液作為基載液，添加重量比為5%-20%的磁粉，實現高密實度錨固；同時添加重量份比為15%-30%的膨脹劑，實現體積膨脹，以實現錨固段自鎖。
4.根據權...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉杰，劉紫薇，王樂華，梁立峰，張可欣，蔡銘陽，王亞磊，賈皓然，孫坤，彭勃，毛琨，高晨鵬，王天生，李國陽，喬志存，
申請(專利權)人：三峽大學，
類型：發明
國別省市：
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