一种现场锚固试验的制作安装及数据自动采集方法
【专利摘要】本发明公开了一种现场锚固试验的制作安装及数据自动采集方法，其步骤：A、锚杆加工：1）切槽打磨，采用无纵筋螺纹钢锚杆；2）粘贴应变片于凹槽的中心位置；3）应变片及导线保护，采用硅橡胶充填凹槽与钢筋月牙齐平，用薄铜片将凹槽处绑扎；B、锚杆现场安装：从顶部向两侧进行，两帮锚杆先安装上部、后安装下部，打好锚杆眼，安装后紧固螺母；C、锚固数据自动采集：采用智能数据采集器，将每根锚杆的数据线引至数据采集器中，将数据自动采集接收并存入U盘存储器中，用于数据处理和分析工作。本方法易行，操作简便，能利用原岩应力状态开展现场锚固试验，通过数据采集仪DT80能将锚杆的应变数据自动采集存储，安全可靠。
【专利说明】一种现场锚固试验的制作安装及数据自动采集方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种现场开展原位锚固试验的科研【技术领域】，更具体涉及一种现场锚固试验的制作安装和自动数据采集方法，它适用于公路、铁路、水利、矿山等多个领域的岩土工程的现场原位测试。
【背景技术】
[0002]目前针对锚固机理研究开展的锚固试验基本上是基于室内的小比例模型试验，通过施加边载模拟原岩受力状态，相似材料模拟锚杆、注浆材料和围岩体，所得试验结果和规律与真实锚杆的受力状态还有较大差距，所得到的理论成果也难以完全应用到工程实践中；已有部分科研工作者开展了不同形式的现场锚固试验，但由于受地下工程现场复杂的环境条件及各种人为因素干扰，锚杆监测数据的人工采集往往具有很大的随机性和误差。基于上述原因，本发明所提出的现场锚固试验的制作安装及数据采集方法，在尽量不破坏原岩开挖后的应力状态条件下，采用多点粘贴安装应变片的砂浆预应力锚杆预埋方式，通Sdtso采集器自动采集锚杆应变数据并存储，既能实现锚固试验的原岩应力状态，又能保证锚杆应变数据的自动安全采集和存储，为今后开展类似现场锚固试验提供了一种安全可靠的研究方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是在于提供了一种现场锚固试验的制作安装和锚固数据的自动采集方法，方法易行，操作简便，能利用原岩应力状态开展现场锚固试验，通过数据采集仪DT80能将锚杆的应变数据自动采集存储，为地下工程锚杆受力分布及变化规律研究提供第一手的试验手段和数据。该试验制作和采集方法简便易行，安全可靠，为进一步开展围岩体锚固机理研究开辟了一条新的途径。
[0004]为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施:
一种现场锚固试验的制作安装及数据自动采集方法，其步骤是:
1、锚杆加工:
(O切槽打磨。采用2-2.4m长无纵筋螺纹钢锚杆，沿锚杆长度方向，距杆端
0.15?0.25m、0.55?0.65m、1.15?1.25m和1.75?1.85m分别布置四个测点，每个测点加工成5?6mm深、8?12mm宽的凹槽，用以粘贴应变片。
[0005](2)粘贴应变片。选取BX120-3AA (3mmX3mm)型应变片，将应变片粘贴在凹槽的中心位置，然后将应变片导线焊在接线端子上，最后用便携式振弦式读数仪(DH8202)测试应变片安装是否有效。
[0006](3)应变片及导线保护。采用704硅橡胶充填凹槽与钢筋月牙齐平，用薄铜片将凹槽处绑扎保护好。将应变片细导线沿锚杆轴线非螺纹筋部分引至杆端，分别用502胶水和704硅橡胶将细导线涂抹包裹，防止被外力拉扯破坏。
[0007](4)按照上述步骤(I)、步骤(2)、步骤(3)加工方式，总共制作5根锚杆。[0008]2、锚杆现场安装:
锚杆现场安装顺序为:从顶部向两侧进行，两帮锚杆先安装上部、后安装下部。首先打好锚杆眼，将浸泡好的中速水泥锚固剂(MNH32/250)用木杆逐块轻轻推送到锚杆眼中，用风钻、连接套将锚杆推入锚杆孔内，直至托盘紧贴煤岩面，安装后紧固螺母，扭矩达到设计要求。锚杆托盘规格:长X宽X厚=150mmX150mmX8mm，锚杆锚固力不小于80kN。
[0009]3、锚固数据自动采集:
采用澳大利亚Datataker公司DataTaker DT80智能数据采集器,将每根锚杆的数据线引至数据采集器中，采用半桥连接，每小时采样一次，将锚杆应变片的频率数据自动采集接收并存入U盘存储器中，用于后期的数据处理和分析工作。
[0010]本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果:
本发明所提出的现场锚固试验的制作安装及数据采集方法，既能实现锚固试验的原岩应力状态条件，又能保证锚杆应变数据的自动安全采集和存储，为今后开展类似现场锚固试验提供了 一种安全可靠的研究方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为一种凹槽及应变片布置示意图。
[0012]图2为一种螺纹锚杆开槽示意图。
[0013]图3为一种水磨砂纸打磨槽口示意图。
[0014]图4为一种无水酒精擦拭示意图。
[0015]图5为一种粘贴应变片示意图。
[0016]图6为一种焊接应变片导线及端子示意图。
[0017]图7为一种704硅橡胶充填示意图。
[0018]图8为一种薄铜片保护示意图。
[0019]图9为一种用502胶水固定细导线示意图。
[0020]图10为一种用704硅橡胶保护示意图。
[0021]图11为一种测试锚杆制作完成示意图。
[0022]图12为一种测试锚杆分布示意图。
[0023]图13为一种安装测试锚杆示意图。
[0024]图14为一种测试锚杆安装完成示意图。
[0025]图15为一种测试锚杆得到的轴力变化曲线图。
【具体实施方式】
[0026]实施例1:
下面结合附图对本发明作进一步详细描述:
针对目前锚固试验基本上是基于室内的小比例模型试验，边界条件难以模拟原岩受力状态，以及现有少数开展现场锚固试验的监测数据的人工采集的局限性等问题，本发明提出了一种现场锚固试验的制作安装及数据自动采集方法，采用多点粘贴安装应变片的砂浆预应力锚杆预埋方式，通过智能采集器自动采集锚杆应变数据并存储，既能实现锚固试验的原岩应力状态，又能保证锚杆应变数据的自动安全采集和存储。[0027]—种现场锚固试验的制作安装及数据采集方法，其步骤是:
1、锚杆加工:
(O切槽打磨。锚杆采用无纵筋螺纹钢锚杆，两端平直，尺寸为0 20mm X 2200mm，沿锚杆长度方向，距杆端0.2m、0.6m、1.2m和1.8m (见图1)四个测点处分别作下十字形标记，每个标记处刨约5mm深、IOmm宽的凹槽(见图2)，用以贴制应变片。凹槽必须平整、无毛疵，并用水磨砂纸打磨光滑平整(见图3)。
[0028](2)粘贴应变片。选取BX120-3AA (3mmX3mm)型应变片，在测点处用无水酒精擦拭干净(见图4)，并划好十字线作为中心位置，在应变片反面滴上502胶水，将应变片立即贴在十字线的中心位置(见图5)，并用手指隔着薄膜对应变片轻压，在应变片旁边用胶水贴上接线端子，将应变片导线焊在接线端子上(见图6)，注意导线不能与被测物体接触造成短路，最后用导线通过接线端子连上振弦式读数仪(DH8202)，若有读数，则表明该应变片粘贴成功。
[0029](3)应变片及导线保护。应变片贴好后，采用704硅橡胶在凹槽应变处填满直至与螺纹钢月牙齐平(见图7)，待2?3小时704硅橡胶凝固后，采用厚度0.1 0.5mm的薄铜片包裹凹槽部位(见图8)，并用细铁丝绑扎结实。将应变片段子引出的细线沿锚杆轴线非螺纹筋部分引至杆端，并用502胶水初步固定(见图9)，然后采用704硅橡胶沿细线长度方向将细线涂抹包裹(见图10)，防止细线被外力拉扯破坏。
[0030](4)每根锚杆的四个测点都遵循步骤(2)、步骤(3)的方法各一次，这样就完成锚杆的测点应变片安装及保护。总共加工5根锚杆(见图11)。
[0031]2、锚杆现场安装:
锚杆现场安装顺序:应从顶部向两侧进行，两帮锚杆先安装上部、后安装下部(见图
12)。打锚杆眼时，首先确定眼位，做出标志，在钎杆上做好眼深标记，使用风钻或锚杆机打目艮，打完锚杆眼后，需清理干净锚杆眼，检查锚杆眼深度是否符合设计要求，将螺母及托盘安装在锚杆上，组装好备用，将浸泡好的中速水泥锚固剂(MNH32/250)用木杆逐块轻轻推送到锚杆眼中(顶部孔每送一块轻轻捣一下)，用风钻、连接套将锚杆推入锚杆孔内(见图
13)，直至托盘紧贴煤岩面，安装后紧固螺母，扭矩达到设计要求。锚杆托盘规格:长X宽X厚=150_X150_X8mm，锚杆锚固力不小于80kN (见图14)。
[0032]注意事项:锚杆附件(包括锚固剂)必须与杆体强度相匹配，在螺母和球形垫之间增加尼龙垫圈，提供锚杆的预紧力；锚孔深度应保证锚杆外露长度30?50毫米；安装锚杆时，必须使托盘(或托梁、钢带)紧贴岩面，未接触部分必须楔紧垫实，不得松动；另外，锚杆支护巷道必须配备锚杆检测工具，锚杆安装后，对每根锚杆进行预紧力检测，不合格的锚杆要立即上紧，对锚杆锚固力进行抽查，不合格的锚杆必须重新补打。
[0033]3、锚固数据自动采集:
锚杆安装后，将每根锚杆的数据线引至一个安放妥当的DataTakerDTSO数据采集器中，采用半桥连接，接好地线，当采集器开启电源，正常工作时，能将每根锚杆的应变片频率数据接收并存储，设置每小时采样一次，待锚杆接收数据基本稳定后，可结束数据采集接收，拔下U盘存储器，接通电脑，开展后期的数据处理和分析工作。处理后得到的锚杆3轴力变化曲线见图15。
【权利要求】
1.一种现场锚固试验的制作安装及数据自动采集方法，其步骤是: A、锚杆加工: 1)切槽打磨:采用2-2.4m长无纵筋螺纹钢锚杆，沿锚杆长度方向，距杆端0.15^0.25m、.0.55~0.65m、1.15~1.25m和1.75~1.85m分别布置四个测点，每个测点加工成5~6_深、.8~12mm宽的凹槽，用以粘贴应变片； . 2)粘贴应变片:将应变片粘贴在凹槽的中心位置，然后将应变片导线焊在接线端子上，最后用便携式振弦式读数仪测试应变片安装是否成功； . 3)应变片及导线保护，采用硅橡胶充填凹槽与钢筋月牙齐平，用薄铜片将凹槽处绑扎，将应变片段细导线沿锚杆轴线非螺纹筋部分引至杆端，分别用胶水和硅橡胶将细导线涂抹包裹； B、锚杆现场安装: 锚杆现场安装顺序为:从顶部向两侧进行，两帮锚杆先安装上部、后安装下部，首先打好锚杆眼，将浸泡好的水泥锚固剂用木杆逐块推送到锚杆眼中，用风钻、连接套将锚杆推入锚杆孔内，直至托盘紧贴煤岩面，安装后紧固螺母，锚杆托盘规格:长X宽X厚=1 50mmX I5OmmX 8mm,锚杆锚固力不小于80kN ； C、锚固数据自动采集: 采用智能数据采集器 ，将每根锚杆的数据线引至数据采集器中，采用半桥连接，每小时采样一次，将锚杆应变片的频率数据自动采集接收并存入U盘存储器中，用于后期的数据处理和分析工作。
【文档编号】E02D33/00GK103912027SQ201410166785
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】伍国军, 杨典森, 陈卫忠, 郑朋强 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所