本發(fā)明涉及錨固技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種錨桿墊板受力測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

錨桿支護(hù)是通過圍巖內(nèi)部的錨桿改變圍巖本身的力學(xué)狀態(tài)，在洞室周圍形成一個(gè)整體而又穩(wěn)定的巖石帶，利用錨桿與圍巖共同作用，達(dá)到維護(hù)洞室穩(wěn)定的目的。錨桿支護(hù)屬于一種積極防御的支護(hù)方法，其具有支護(hù)效果優(yōu)良、用料省、施工簡(jiǎn)單、有利于機(jī)械化操作、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，近年來廣泛應(yīng)用于地下工程支護(hù)領(lǐng)域，對(duì)于降低成本和減少事故發(fā)揮了重要作用。

由于錨桿埋置于圍巖內(nèi)部，屬于隱蔽結(jié)構(gòu)，其受力特性以及支護(hù)評(píng)價(jià)較為困難。為了評(píng)估錨桿的支護(hù)作用和力學(xué)狀態(tài)，通常采用電阻應(yīng)變式、振弦式及光纖光柵式等測(cè)量方法，直接對(duì)錨桿的桿體進(jìn)行軸力的測(cè)量。

本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)地下工程中錨固結(jié)構(gòu)受力的監(jiān)測(cè)通常將錨桿軸力作為重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)而對(duì)全長(zhǎng)范圍內(nèi)錨桿桿體的軸力進(jìn)行測(cè)量，該測(cè)量方法存在操作復(fù)雜、易于破壞等缺點(diǎn)，且上述測(cè)試方法不能快速反映錨固結(jié)構(gòu)受力狀況。錨桿墊板作為錨桿體系中重要的組成部分，其受力狀態(tài)將直接關(guān)系到錨桿的支護(hù)性能，而目前并沒有通過對(duì)錨桿墊板的監(jiān)控來分析錨桿受力的研究的相關(guān)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種錨桿墊板受力測(cè)試裝置，使用其進(jìn)行受力測(cè)試的方法便捷、準(zhǔn)確，且能夠通過測(cè)量錨桿墊板受力情況進(jìn)一步分析錨固結(jié)構(gòu)的受力狀況。

本發(fā)明的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種錨桿墊板受力測(cè)試裝置，包括錨桿墊板、鎖緊裝置、桿體以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，錨桿墊板包括用于抵靠錨固表面的第一表面及與第一表面相對(duì)設(shè)置的第二表面，錨桿墊板開設(shè)有貫穿第一表面與第二表面且與桿體配合的通孔，第二表面開設(shè)有至少一個(gè)卡槽，每個(gè)卡槽內(nèi)均設(shè)置有壓電傳感組件，鎖緊裝置套設(shè)于桿體并用于將錨桿墊板與鎖緊裝置鎖緊，鎖緊裝置抵住壓電傳感組件，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與壓電傳感組件電連接。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是：本發(fā)明提供的錨桿墊板受力測(cè)試裝置，該錨桿墊板的第一表面用于抵靠錨固表面，第二表面與第一表面相對(duì)設(shè)置并開設(shè)有用于測(cè)試錨桿墊板受力情況的卡槽，并通過卡槽內(nèi)設(shè)置的壓電傳感組件對(duì)錨桿墊板進(jìn)行受力測(cè)試，該受力測(cè)試方法簡(jiǎn)單，操作便捷。該錨桿墊板受力測(cè)試裝置在使用狀態(tài)下，桿體通過貫穿第一表面與第二表面的通孔與錨桿墊板配合，鎖緊裝置套設(shè)于桿體并用于將錨桿墊板與鎖緊裝置鎖緊。該錨桿墊板受力測(cè)試裝置處于使用的鎖緊狀態(tài)時(shí)，壓電傳感組件位于錨桿墊板的第一表面與鎖緊裝置之間，且鎖緊裝置抵靠壓電傳感組件。該狀態(tài)下鎖緊裝置對(duì)壓電傳感組件產(chǎn)生一定的壓應(yīng)力，壓電傳感組件的受力情況通過與其電連接的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)收集。該錨桿墊板受力測(cè)試裝置通過壓電傳感組件及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)錨桿墊板進(jìn)行受力測(cè)試，其測(cè)試操作簡(jiǎn)便、結(jié)果準(zhǔn)確，且通過對(duì)錨桿墊板的受力測(cè)試能夠更全面、快速地了解錨固組件的受力狀況。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的錨桿墊板受力測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1提供的錨桿墊板的剖視圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1提供的壓電傳感器的剖視圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例2提供的錨桿墊板受力測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例2提供的錨桿墊板的剖視圖。

圖標(biāo)：100-錨桿墊板受力測(cè)試裝置；110-錨桿墊板；112-第一表面；114-第二表面；116-通孔；118-卡槽；120-第一卡槽；122-第二卡槽；124-壓電傳感組件；126-壓電傳感器；128-壓電墊圈；130-殼體；132-填充層；140-桿體；142-灌注空腔；150-鎖緊裝置；160-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；162-數(shù)據(jù)采集線；200-錨桿墊板受力測(cè)試裝置；210-錨桿墊板；212-凹陷部；214-延伸板。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

術(shù)語(yǔ)“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

此外，“垂直”、“平行”等術(shù)語(yǔ)并不表示要求部件之間絕對(duì)垂直，而是可以稍微傾斜。如“垂直”僅僅是指其方向相對(duì)而言更加垂直，并不是表示該結(jié)構(gòu)一定要完全垂直，而是可以稍微傾斜。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、“連接”等應(yīng)做廣義理解。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

實(shí)施例1

請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)施例提供一種錨桿墊板受力測(cè)試裝置100，包括錨桿墊板110、桿體140、鎖緊裝置150以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)160，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)160與錨桿墊板110電連接，桿體140貫穿錨桿墊板110，鎖緊裝置150套設(shè)于桿體140并用于將錨桿墊板110與桿體140鎖緊。

具體地，請(qǐng)參閱圖2，錨桿墊板110用于加固錨固結(jié)構(gòu)對(duì)圍巖的支護(hù)作用，其包括第一表面112、與第一表面112相對(duì)設(shè)置的第二表面114、貫穿第一表面112與第二表面114的通孔116、開設(shè)于第二表面114的卡槽118以及設(shè)置于卡槽118內(nèi)的壓電傳感組件124。

在錨固結(jié)構(gòu)用于支護(hù)作業(yè)時(shí)，第一表面112用于抵靠錨固表面。在本實(shí)施例中，錨桿墊板110為大致的平板結(jié)構(gòu)，其第一表面112與第二表面114均為大致的平面且相互平行。錨桿墊板110呈平板結(jié)構(gòu)時(shí)，其第一表面112能較好地貼合錨固表面，錨桿墊板110受力均勻且對(duì)圍巖有較好的加固作用。

在本實(shí)施例中，通孔116貫穿開設(shè)于上述大致呈平板結(jié)構(gòu)的錨桿墊板110的中部，其呈大致的圓柱形，該通孔116的軸線垂直于第一面板與第二面板。第一面板的桿體140通過上述通孔116貫穿并設(shè)置于錨桿墊板110內(nèi)。

通孔116開設(shè)于錨桿墊板110的中部，使錨桿墊板110的受力均勻，其能夠有效提高錨桿墊板110的支護(hù)性能及使用壽命。需要說明的是，通孔116位置不限于設(shè)置于錨桿墊板110的中部，其還可以偏心設(shè)置，也可設(shè)置在錨桿墊板110的其他任意位置。通孔116的形狀也不限于圓柱形，其可以為橢圓柱、長(zhǎng)方體、五棱柱、六棱柱等任意形狀。

在本實(shí)施例中，卡槽118包括第一卡槽120與第二卡槽122，第一卡槽120與第二卡槽122沿上述通孔116的軸線對(duì)稱設(shè)置，第一卡槽120與第二卡槽122均與通孔116連通。

第一卡槽120與第二卡槽122內(nèi)均設(shè)置有壓電傳感組件124，用于測(cè)試錨桿墊板110的受力情況。卡槽118的設(shè)置，用于安裝并保護(hù)壓電傳感組件124。第一卡槽120與第二卡槽122的對(duì)稱設(shè)置使壓電傳感組件124測(cè)得的錨桿墊板110的受力情況更準(zhǔn)確。

此外，卡槽118與通孔116連通，其目的是便于壓電傳感組件124與鎖緊裝置150能夠充分接觸，保證該壓電傳感組件124受力測(cè)試的準(zhǔn)確性。

需要說明的是，卡槽118的個(gè)數(shù)可以為一個(gè)或多個(gè)，卡槽118與通孔116可以連通或不連通，卡槽118的形狀也可以為能夠?qū)崿F(xiàn)安裝壓電傳感組件124的任意形式。當(dāng)卡槽118的個(gè)數(shù)為一個(gè)時(shí)，該卡槽118優(yōu)選的設(shè)置方式為圓環(huán)狀設(shè)置。當(dāng)卡槽118個(gè)數(shù)為多個(gè)時(shí)，優(yōu)選地，卡槽118的個(gè)數(shù)為偶數(shù)個(gè)，多個(gè)卡槽118沿通孔116的軸線均勻分布于第二表面114，每個(gè)卡槽118的形狀為圓柱形或長(zhǎng)方體形。

壓電傳感組件124包括壓電傳感器126和填充層132，壓電傳感器126設(shè)置于卡槽118內(nèi)，并通過粘結(jié)劑粘結(jié)于卡槽118的遠(yuǎn)離第二表面114的壁面，填充層132填充于卡槽118與壓電傳感器126的間隙。

請(qǐng)參閱圖3，壓電傳感器126包括壓電墊圈128及殼體130，殼體130包裹于壓電墊圈128外壁用于保護(hù)壓電墊圈128。優(yōu)選地，該殼體130可以為金屬材料的殼體130、混凝土材料的殼體130、陶瓷材料的殼體130等。

壓電傳感器126結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量小、功耗小、壽命長(zhǎng)、特別具有良好的動(dòng)態(tài)特性，適用于頻帶較寬的周期作用力和高速變化的沖擊力，能夠準(zhǔn)確測(cè)定錨桿墊板110的受力情況。

在本實(shí)施例中，該壓電傳感器126為壓電陶瓷傳感器，其具有耐濕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良性能，在錨固組件的支護(hù)環(huán)境下能夠進(jìn)行長(zhǎng)期準(zhǔn)確的測(cè)定。需要說明的是，壓電傳感器126也可以選用有機(jī)材料壓電傳感器126、單晶材料壓電傳感器126等。

填充層132填充于卡槽118內(nèi)壓電傳感器126的遠(yuǎn)離第一表面112的一側(cè)，其設(shè)置的作用是進(jìn)一步固定壓電傳感器126，并對(duì)壓電傳感器126起進(jìn)一步的保護(hù)作用。該填充層132的材料可以選用樹脂類等材料。

桿體140對(duì)圍巖的支護(hù)起主要作用，該桿體140呈大致的圓柱形，其大小與通孔116配合，安裝使用狀態(tài)下，桿體140的一端穿過通孔116套設(shè)于錨桿墊板110內(nèi)。

在本實(shí)施例中，桿體140的內(nèi)部開設(shè)有貫穿桿體140的灌注空腔142。在錨固組件的安裝操作中，該灌注空腔142能夠使注漿充分填滿桿體140與圍巖之間的間隙，增強(qiáng)錨固組件的支護(hù)性能。桿體140的外側(cè)壁設(shè)置于外螺紋，其能夠增加桿體140與圍巖的摩擦力，進(jìn)一步增強(qiáng)桿體140的支護(hù)性能。

需要說明的是，桿體140也可以為實(shí)心結(jié)構(gòu)，桿體140的外壁也可以設(shè)置為平滑的表面。

鎖緊裝置150與桿體140配合，該鎖緊裝置150套設(shè)于桿體140并用于鎖緊錨桿墊板110與桿體140。鎖緊狀態(tài)下，該鎖緊裝置150位于第二表面114的遠(yuǎn)離第一表面112的一側(cè)，且抵靠上述壓電傳感組件124的填充層132。

在本實(shí)施例中，鎖緊裝置150為螺母，螺母螺紋套設(shè)于桿體140。該鎖緊裝置150通過螺紋對(duì)桿體140及錨桿墊板110進(jìn)行鎖緊，其鎖定效果穩(wěn)固，精確性高。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)160與數(shù)據(jù)采集線162一端電連接，數(shù)據(jù)采集線162的另一端穿過填充層132與壓電傳感器126電連接，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)160通過數(shù)據(jù)采集線162與壓電傳感組件124電連接，用于測(cè)試錨桿墊板110的受力情況。

本實(shí)施例提供的錨桿墊板受力測(cè)試裝置100的工作原理為，將桿體140穿過通孔116設(shè)置于通孔116內(nèi)，將鎖緊裝置150套設(shè)于桿體140并將錨桿墊板110與鎖緊裝置150鎖緊固定。該狀態(tài)下，鎖緊裝置150抵靠壓電傳感組件124并對(duì)壓電傳感組件124產(chǎn)生一定的壓應(yīng)力。當(dāng)錨桿墊板110受到外力作用時(shí)，鎖緊裝置150對(duì)壓電傳感組件124的擠壓程度就會(huì)加劇或者發(fā)生松弛現(xiàn)象，壓電傳感組件124輸出至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)160的波形也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。根據(jù)標(biāo)定的波形與幅值變化特征與錨桿墊板110受力關(guān)系曲線，通過信號(hào)分析方法如小波包分析、小波分析、快速傅里葉變換、時(shí)間反演等對(duì)信號(hào)做定量分析，即可得到錨桿墊板110受力情況。

實(shí)施例2

請(qǐng)參閱圖4，本實(shí)施例提供一種錨桿墊板受力測(cè)試裝置200，其與實(shí)施例1的錨桿墊板受力測(cè)試裝置100大致相同，二者的區(qū)別在于，錨桿墊板210的結(jié)構(gòu)不同。

請(qǐng)參閱圖5，錨桿墊板210包括凹陷部212及延伸板214，凹陷部212設(shè)置于錨桿墊板210中部，其朝向第二表面114的遠(yuǎn)離第一表面112的一側(cè)凹陷。在本實(shí)施例中第一表面112與第二表面114平行，該凹陷部212呈類半球蓋型，使錨桿墊板210呈大致的“碗形”。通孔116貫穿設(shè)置于上述凹陷部212。

延伸板214與凹陷部212連接并環(huán)繞上述凹陷部212，上述延伸板214為大致的平板結(jié)構(gòu)，第一表面112通過延伸板214與圍巖抵靠。

上述“碗形”結(jié)構(gòu)的錨桿墊板210其加固效果明顯，錨固效果好，且在應(yīng)力作用下位移量較小，將壓電傳感組件124設(shè)置于該凹陷部212，能夠使壓電傳感器126對(duì)錨桿墊板210受力情況的測(cè)量更準(zhǔn)確。

綜上，本發(fā)明將壓電傳感組件設(shè)置于錨桿墊板進(jìn)行錨桿墊板的受力情況的測(cè)試，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集用于受力分析，該受力測(cè)試方法簡(jiǎn)單，操作便捷，且測(cè)試結(jié)果快速、準(zhǔn)確。通過對(duì)錨桿墊板的受力測(cè)試能夠更全面地了解錨固組件的受力狀況，可廣泛應(yīng)用于交通、水利、礦山等工程領(lǐng)域。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。