Npr锚索内径实时测量方法
【专利摘要】一种NPR锚索内径实时测量方法，用于测量NPR锚索的套筒内径变化，NPR锚索包括套筒和位于套筒内部的恒阻体，其包括以下步骤：在套筒内部设置一个支撑件，在支撑件的圆周外侧壁上均匀固定多个具有探头的直线位移传感器；设置直线位移传感器的探头抵顶套筒的内壁，设置直线位移传感器的探头沿着套筒的径向移动；复位直线位移传感器，使直线位移传感器读数为零；驱动恒阻体在套筒内部移动，并同步驱动支撑件沿着套筒的轴线移动，使得多个直线位移传感器在套筒内部移动；读取直线位移传感器的测量数据。本发明能够实时测量套筒内径，为科研提供可靠的数据。
【专利说明】
NPR锚索内径实时测量方法
技术领域
[0001]本发明涉及锚索作用机理研究技术领域，特别涉及一种NPR锚索内径实时测量方法。
【背景技术】
[0002]在岩土工程领域，锚索是解决失稳问题的主要设备材料之一，但是在高应力、大强度下的工程下，一般锚索不但不能胜任，而且还会产生二次伤害，为此，业界开发了强度更高，实用性更好、价格便宜的NPR(negative Poisson Rat1n，负泊松比效应)销索。NPR销索的锚固段包括套筒(或者称之为套管)、位于套筒内并能够在套筒内移动的恒阻体，该锚索为一种吸能的大变形锚索，它的出现解决了很多岩土工程中的疑难问题，但对于其中的内在机理研究还停留在表面，为了深入的研究，需要在其工作状态下测量出它的形态变化，由此研究其内在机理。
[0003]在深入研究锚索工作机理的过程中，有一个非常重要的变形状态，就是在拉伸过程中，NPR锚索套筒在径向膨胀的同时，套筒的壁厚也会有所变化，而锚索套筒长约1-5米，在这么长的距离里如何能将其中的壁厚测量出来是一个较为难以解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种NPR锚索内径实时测量方法，以实时地测量NPR锚索的套筒内径。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0006]一种NPR锚索内径实时测量方法，用于测量NPR锚索的套筒内径变化，NPR锚索包括套筒和位于套筒内部的恒阻体，其包括以下步骤:在套筒内部设置一个支撑件，在支撑件的圆周外侧壁上均匀固定多个具有探头的直线位移传感器;设置直线位移传感器的探头抵顶套筒的内壁，设置直线位移传感器的探头沿着套筒的径向移动;复位直线位移传感器，使直线位移传感器读数为零;驱动恒阻体在套筒内部移动，并同步驱动支撑件沿着套筒的轴线移动，使得多个直线位移传感器在套筒内部移动;读取直线位移传感器的测量数据。
[0007]优选地，在将直线位移传感器固定于支撑件时，具体包括以下步骤:在支撑件和直线位移传感器之间设置与直线位移传感器相应的支撑杆件和固定套;其中，支撑杆件均匀地固定于支撑件的圆周外侧壁上；固定套的外观呈直杆状，一端固定于相应所述支撑杆件上，另一端为空心筒;将直线位移传感器固定于固定套的空心筒中。
[0008]优选地，设置直线位移传感器的探头抵顶套筒的内壁时，还包括以下步骤:将直线位移传感器的探头端面固定于一滑动板内侧，且滑动板的边缘向内弯折，滑动板的外侧抵顶套筒的内壁。
[0009]优选地，所述支撑杆件和所述固定套之间通过螺栓连接，所述直线位移传感器通过螺栓固定在空心筒中。
[0010]优选地，复位直线位移传感器之前，还包括以下步骤:在支撑件上连接多根牵引绳，还将牵引绳与套筒内的恒阻体连接;当恒阻体在套筒内部发生位移时，牵引绳驱动多个直线位移传感器在套筒内部移动。
[0011]分析可知，本发明使直线位移传感器自动支撑在NPR锚索套筒内，在恒阻体拉伸过程中，直线位移传感器随之移动，以使直线位移传感器实时、准确地测量NPR锚索套筒内径，为科研提供可靠的数据。
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例提供的测量系统的结构示意图；
[0013]图2为本发明实施例提供的测量系统的牵引环、牵引绳、支撑件的连接结构示意图；
[0014]图3为本发明实施例提供的测量系统的滑动板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细说明。
[0016]由于NPR锚索的结构及原理不同于常规锚索:其包括套筒和位于套筒在的恒阻体，恒阻体能够在套筒中发生位移，该位移过程中不但会产生大量的热，而且整体结构也会发生变化，尤其是NPR锚索的套筒会发生径向膨胀。若仅仅了解套筒的外径膨胀，则不足以解释锚索的膨胀机理，还需要知道锚索套筒的内径及壁厚在拉伸实验中的变化，为此，本发明综合机械结构、测量与信号采集等技术，提供一种NPR锚索内径实时测量方法，以运用在岩土工程的锚索实验中。
[0017]为了高效实施本发明，可以在实际测量前，装配如图1所示的测量系统，若本发明的各部件全部在NPR锚索(未图示)的套筒内部完成装配，工艺较为复杂，效率低下。
[0018]如图1所示，本发明提供的NPR锚索(下文时而简称锚索)内径实时测量系统主要用于测量NPR锚索套筒(下文时而简称套筒)的内径变化，其包括:支撑件1、支撑杆件2、固定套、直线位移传感器6、滑动板5、牵引环9、牵引绳10，并且直线位移传感器6具有探头61。
[0019]支撑件I设置在NPR锚索的套筒内部，能够沿着NPR锚索套筒的轴线移动。主要作用在于为支撑杆件2提供支撑，其可以为板状、环状，优选地，如图1，支撑件I呈环状，结构及工艺都较为简单。
[0020]支撑杆件2、固定套、直线位移传感器6、滑动板5等数量相同，均为多个，并一一对应，例如图1所示这四个部件均为六个，相邻的支撑杆件之间间隔60°。当然，这四个部件越多，越能够采集更多的数据，越能够更准确的测量NPR锚索的套筒内径变化。
[0021]具体地，六个支撑杆件2均匀地固定于支撑件I的圆周外侧壁上，并且支撑杆件2的轴线延长线和NPR锚索套筒的轴线垂直相交。也即，支撑件I为圆环状，支撑杆件2的轴线延长线和支撑件I的轴线垂直相交，换言之，支撑杆件2沿着支撑件I的径向分布。优选地，支撑杆件2为圆筒结构，便于固定套的一端插入其中。
[0022]固定套包括两部分:实心杆3、空心筒4，实心杆3的一端和空心筒4的一端连接，使得固定套的整体外观呈直杆状。实心杆3的另一端插入支撑杆件2中，并且支撑杆件2的侧壁设有螺孔，第一螺栓8穿过该螺孔后，将紧紧地抵顶在实心杆3上，使得实心杆3固定连接支撑杆件2。空心筒4的另一端则为开放结构，便于直线位移传感器6放入其中。并且，空心筒4侧壁上设有螺孔，第二螺栓7穿过该螺孔抵顶在直线位移传感器6上，从而将直线位移传感器6固定在空心筒4中。
[0023]直线位移传感器6固定于空心筒4之后，其探头61伸出空心筒4外部，且探头4的伸缩方向和支撑杆件2的轴线相同，借此使得探头4的移动路径和套筒的径向一致。直线位移传感器6采集的数据可以实时传输至外部，也可以存储在其存储器内。
[0024]滑动板5在NPR锚索套筒的内壁上滑动，直线位移传感器6的探头61固定于滑动板5内侧，滑动板5的边缘向内弯折，外侧抵顶套筒内壁，如图3，借此，可以避免套筒内壁的凹凸不平阻碍滑动板5的顺利移动。
[0025]如图2所示，牵引环9挂在NPR锚索套筒内的恒阻体上。之所以为环状，便于钩挂，其他结构也可以，可能不如环状简单、方便。牵引绳10为多根，一端连接于牵引环9，另一端均匀地连接于支撑件I前端面上的多个位置，以平衡地驱动支撑件I移动。也即，在套筒内，当恒阻体发生移动时，即带动牵引环9移动，牵引环9再带动支撑件I及其上的部件移动。
[0026]另外需要说明的是，支撑杆件2和实心杆3之间通过第一螺栓8实现可拆卸的连接，是为了能够方便更换固定套。当测量不同规格套筒的内径时，可以根据需要，更换不同的固定套。同样地，直线位移传感器6和空心筒4之间通过第二螺栓7实现可拆卸连接，是为了更够方便更换直线位移传感器6。
[0027]在应用本实施例对套筒内径进行测量时，可以参考以下步骤:
[0028]根据套筒规格选择合适长度的固定套(实心杆3、空心筒4的长度不同)，接着将实心杆3插入支撑杆件2中，用第一螺栓8锁紧;再把直线位移传感器6放入空心筒4中，用第二螺栓7锁紧。注意，应确保探头61沿着套筒的径向移动、伸缩。
[0029]将牵引环9挂在套筒内的恒阻体上，再把支撑件1、六个直线位移传感器6等整体放入套筒中。滑动板5紧贴套筒内壁。
[0030]调整直线位移传感器6，使其复位、归零。
[0031 ] 驱动NPR锚索的恒阻体在套筒内移动，牵引环9拉直牵引绳10，牵引绳10拉动支撑件I移动。
[0032]此时，NPR锚索的恒阻体和套筒之间因为摩擦不但产生大量的热，而且套筒的壁厚也发生改变。探头61会发生轻微伸出(毕竟壁厚变化不大)，直线位移传感器6感知探头61的位移，转换为与探头61移动距离对应的不同电信号，记录在其内部的存储器中或输出至外部。
[0033]分析直线位移传感器6输出的信号，即可得知探头61移动的距离，从而计算出套筒内径变大多少。例如初始状态时，套筒内径是200mm，一探头61在某一时间段向外移动2mm，则表明在此时间段内，恒阻体滑过的一段套筒的内径增加2mm;另一时间段内，该探头可能向外移动3mm，则表明在此时间段内，恒阻体滑过的另一段套筒的内径增加3mm。注意，套筒内径的改变并不一定是均匀的，例如一个探头位移2mm，同一时间段内，另一个探头的位移可能是2.5臟。
[0034]由于直线位移传感器6为多个，因此，可以分析出套筒不同位置处的内径变化。
[0035]其次，由于直线位移传感器6—直跟随牵引环9移动，因此同一直线位移传感器6可以沿着套筒的长度方向，测量不同位置的内径数据。
[0036]综上所述，本发明可以实时、准确的测得NPR锚索内径的变化，从而为科学地研究NPR锚索的工作机理以及后续改进，提供数据支撑。
[0037]由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
【主权项】
1.一种NPR锚索内径实时测量方法，用于测量NPR锚索的套筒内径变化，NPR锚索包括套筒和位于套筒内部的恒阻体，其特征在于，包括以下步骤: 在套筒内部设置一个支撑件，在支撑件的圆周外侧壁上均匀固定多个具有探头的直线位移传感器； 设置直线位移传感器的探头抵顶套筒的内壁，设置直线位移传感器的探头沿着套筒的径向移动； 复位直线位移传感器，使直线位移传感器读数为零； 驱动恒阻体在套筒内部移动，并同步驱动支撑件沿着套筒的轴线移动，使得多个直线位移传感器在套筒内部移动； 读取直线位移传感器的测量数据。2.根据权利要求1所述的NPR锚索内径实时测量方法，其特征在于，在将直线位移传感器固定于支撑件时，具体包括以下步骤: 在支撑件和直线位移传感器之间设置与直线位移传感器相应的支撑杆件和固定套;其中，支撑杆件均匀地固定于支撑件的圆周外侧壁上；固定套的外观呈直杆状，一端固定于相应所述支撑杆件上，另一端为空心筒； 将直线位移传感器固定于固定套的空心筒中。3.根据权利要求2所述的NPR锚索内径实时测量方法，其特征在于，设置直线位移传感器的探头抵顶套筒的内壁时，还包括以下步骤: 将直线位移传感器的探头端面固定于一滑动板内侧，且滑动板的边缘向内弯折，滑动板的外侧抵顶套筒的内壁。4.根据权利要求2所述的NPR锚索内径实时测量方法，其特征在于，所述支撑杆件和所述固定套之间通过螺栓连接，所述直线位移传感器通过螺栓固定在空心筒中。5.根据权利要求1所述的NPR锚索内径实时测量方法，其特征在于，复位直线位移传感器之前，还包括以下步骤: 在支撑件上连接多根牵引绳，还将牵引绳与套筒内的恒阻体连接； 当恒阻体在套筒内部发生位移时，牵引绳驱动多个直线位移传感器在套筒内部移动。
【文档编号】G01B21/14GK106052616SQ201610338520
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】陶志刚, 吕谦, 张海江
【申请人】中国矿业大学(北京)