一种复合双光栅温补型智能锚杆及其制作方法与流程

本发明涉及智能锚杆，具体为一种复合双光栅温补型智能锚杆及其制作方法。

背景技术：

1、锚杆支护是在煤矿、边坡、岩土深基坑等地表工程及隧道、采矿等地下硐室施工中采用的一种加固支护方式。锚杆支护是通过围岩内部的锚杆改变围岩本身的力学状态，在开挖面周围形成一个整体而又稳定的岩石带，利用锚杆与围岩共同作用，达到维护围岩或巷道等稳定的目的。它是一种积极防御的支护方法，是围岩、矿山等支护的重大变革。锚杆不但支护效果好，且用料省、施工简单、有利于机械化操作、施工速度快。因此锚杆已在很多土木、岩土、隧道、采矿等工程中被大量的使用。

2、随着锚杆支护的广泛使用，对于锚杆在围岩中的受力、承载能力、以及可能存在的受损等情况进行实时或定期监测，从而对于围岩的支护情况、稳定情况等作出判断显得尤为重要，且已经成为相关领域的重要课题。近年来发展起来的光纤传感技术具有耐久性好，性能稳定、抗电磁干扰、便于分布式测量等优点，也对锚杆轴力检测、损伤识别等提出了新的思路。

3、在工程测量中，光纤光栅传感材料的应变灵敏度为1.2pm/με，而温度灵敏度为10～15pm/c°，可见在使用光纤光栅传感器进行结构振动测试时，温度补偿十分重要。而传统的温度补偿方法是在一个通道里配备一个温度补偿传感器，用它来对一个通道中多达十数个的传感器进行温度补偿，这些传感器往往相距很远布置，并不在同一温度场中，因此无法真正解决温度补偿不准确的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种复合双光栅温补型智能锚杆及其制作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合双光栅温补型智能锚杆的制作方法，制作步骤包括：

3、s1：在一根单模光纤上串联两个有一定间距且反射波长不同的光栅；

4、s2：保留一个裸栅，对另一个光栅进行管式封装，从而得到温度灵敏度系数和应变灵敏度系数各不相同的两只光栅；

5、s3：使用复合材料拉挤机将管式封装后的双光栅光纤与锚杆进行复合：将管式封装后的双光栅光纤置于分束盘中心，浸润树脂的玻璃纤维束在分束盘上环绕双光栅光纤布置；

6、s4：双光栅光纤与玻璃纤维束共同通过合束盘预成型；

7、s5：由牵引机牵引进入热处理设备；

8、s6：经过加热、固化和冷却，形成复合双光栅温补型智能锚杆。

9、优选的，基于上述制作方法得到的一种复合双光栅温补型智能锚杆包括光纤，所述光纤上设有两个光栅，其中一个所述光栅上设有套管，所述光纤上每隔10～20cm设置有一个卡具，所述卡具为十字交叉状，所述光纤的外侧包裹有玻璃纤维杆体。

10、优选的，所述复合材料拉挤机包括多个滑轮，每个所述滑轮上均缠绕有玻璃纤维，所述滑轮下方设有环氧树脂槽，所述环氧树脂槽后方设有分束盘与合束盘，所述合束盘内设有卡具安装机构，所述合束盘的后方设有牵引机，所述牵引机的后方设有热处理设备。

11、优选的，所述卡具安装机构包括壳体，所述壳体上设有两个金属丝线圈，所述线圈分别由转轴带动旋转，所述壳体内设有上下对称布置的槽勾，所述槽勾分为左槽勾与右槽勾，所述壳体内还设有切割机构。

12、优选的，所述切割机构包括直线电机，所述直线电机包括直线滑轨，所述直线滑轨上设有移动台，所述移动台上设有超声切割刀。

13、优选的，所述热处理设备包括加热炉、固化冷却炉。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1.管式封装对光栅实现了温度增敏和应变减敏，得到了温度灵敏度系数和应变灵敏度系数不同的两只光栅，使复合双光栅光纤智能锚杆可实现自监测和温度补偿，同时还适应于长期温度的监测，使智能锚杆兼具支护加固和监测功能；

16、2.双光栅光纤与玻纤锚杆的复合方式充分发挥了玻璃纤维材料在封装光纤的优势，将光纤无损伤地植入锚杆杆体中，不仅保护了光纤，同时也不需要打磨锚杆表面以免造成横截面积减小和纤维断裂的可能性；

17、3.通过卡具增加光纤光栅与周围frp层的连接，确保光纤光栅传感器与智能锚杆之间不发生相对滑移。

技术特征：

1.一种复合双光栅温补型智能锚杆的制作方法，其特征在于：制作步骤包括：

2.基于权利要求1所述的制作方法得到的一种复合双光栅温补型智能锚杆，其特征在于：包括光纤(11)，所述光纤(11)上设有两个光栅(12)，其中一个所述光栅上设有套管(13)，所述光纤(11)上每隔10～20cm设置有一个卡具(14)，所述卡具(14)为十字交叉状，所述光纤(11)的外侧包裹有玻璃纤维杆体(15)。

3.根据权利要求1所述的一种复合双光栅温补型智能锚杆的制作方法，其特征在于：所述复合材料拉挤机包括多个滑轮(1)，每个所述滑轮(1)上均缠绕有玻璃纤维，所述滑轮(1)下方设有环氧树脂槽(2)，所述环氧树脂槽(2)后方设有分束盘(3)与合束盘(4)，所述合束盘(4)内设有卡具安装机构(5)，所述合束盘(4)的后方设有牵引机(6)，所述牵引机(6)的后方设有热处理设备。

4.根据权利要求3所述的一种复合双光栅温补型智能锚杆的制作方法，其特征在于：所述卡具安装机构(5)包括壳体(51)，所述壳体(51)上设有两个金属丝线圈(52)，所述金属丝线圈(52)均由转轴(53)带动旋转，所述壳体(51)内设有上下对称布置的槽勾(54)，所述槽勾(54)分为左槽勾(541)与右槽勾(542)，所述壳体(51)内还设有切割机构(55)。

5.根据权利要求4所述的一种复合双光栅温补型智能锚杆的制作方法，其特征在于：所述切割机构(55)包括直线电机，所述直线电机包括直线滑轨(551)，所述直线滑轨(451)上设有移动台(552)，所述移动台(552)上设有超声切割刀(553)。

6.根据权利要求3所述的一种复合双光栅温补型智能锚杆的制作方法，其特征在于：所述热处理设备包括加热炉(7)、固化冷却炉(8)。

技术总结
本发明公开了一种复合双光栅温补型智能锚杆及其制作方法，制作步骤包括：在一根单模光纤上串联两个有一定间距且反射波长不同的光栅；保留一个裸栅，对另一个光栅进行管式封装，从而得到温度灵敏度系数和应变灵敏度系数各不相同的两只光栅；使用复合材料拉挤机将管式封装后的双光栅光纤与锚杆进行复合：将管式封装后的双光栅光纤置于分束盘中心，浸润树脂的玻璃纤维束在分束盘上环绕双光栅光纤布置；双光栅光纤与玻璃纤维束共同通过合束盘预成型；由牵引机牵引进入热处理设备；经过加热、固化和冷却，形成复合双光栅温补型智能锚杆；本发明提供的复合双光栅光纤智能锚杆可实现自监测和温度补偿，使智能锚杆兼具支护加固和监测功能。

技术研发人员：白石,黄金
受保护的技术使用者：智性纤维复合加固南通有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4