锚杆受力状态快速评估装置及其应用方法.pdf

本发明公开了一种锚杆受力状态快速评估装置，其特征在于主要包括：泡沫金属板和搪瓷涂层；所述的泡沫金属板，材质为多孔泡沫金属材料；所述的搪瓷涂层，敷在泡沫金属板的上侧表面；安装锚杆时，将上述装置安装在锚杆的托盘和螺母之间，随着锚杆受力逐渐增加，泡沫金属板上的搪瓷涂层由内向外逐渐崩落，根据搪瓷涂层的崩落范围大小，快速确定锚杆的受力状态，搪瓷涂层崩落范围越大，锚杆受力越大。本发明利用泡沫金属板的变形特性，将锚杆受力状态与搪瓷涂层的崩落范围联系起来，通过观察即可快速、直观的判断锚杆的受力状态，提供了一种适用于工程现场的锚杆支护作用快速评估方法。

1.  一种锚杆受力状态快速评估装置，其特征在于主要包括：泡沫金属板和搪瓷涂层；所述的泡沫金属板，材质为多孔泡沫金属材料，整体为平板结构，形状呈方形或圆形，其中心设有圆形孔洞，锚杆可以从该孔洞穿过；所述的搪瓷涂层，敷在泡沫金属板的上侧表面，搪瓷涂层表面设置等间距圆环或刻度线等图案。

2.  如权利要求1所述的锚杆受力状态快速评估装置的应用方法，其特征在于包括以下步骤：
①安装锚杆时，将上述锚杆受力状态快速评估装置安装在锚杆的托盘和螺母之间，然后紧固螺母； 
②随着锚杆受力逐渐增加，螺母附近的泡沫金属板受压开始变形，并且变形区域向外侧逐渐扩展；在此过程中，泡沫金属板上的搪瓷涂层由内向外逐渐崩落；
③根据搪瓷涂层的崩落范围，快速确定锚杆的受力状态，依据是：搪瓷涂层崩落范围越大，锚杆受力越大。

锚杆受力状态快速评估装置及其应用方法
技术领域
本发明涉及地下工程锚固结构健康检测领域，具体地说是一种用于快速评估锚杆受力状态的装置及其应用方法。
背景技术
近年来，锚杆在地下工程支护领域获得了广泛的应用，对于降低支护成本和减少事故发挥了重要作用。由于锚杆埋置于围岩内部，属于隐蔽结构，其健康诊断以及支护作用评价较为困难。为了评估锚杆的支护作用和健康状态，一般将锚杆轴力作为重要评价指标，但是锚杆轴力的测量却非常困难。目前国内外采用的锚杆轴力测量方法主要包括：应变测量法、压力传感器测量法和振弦式锚杆测力计。
应变测量法是指在锚杆安装前，在锚杆轴向布设应变片或者光纤光栅，锚杆受力后产生一定的变形，可以测量锚杆的轴向应变，根据测得的应变计算锚杆的轴力。这种方法中采用的应变片和光纤光栅极易损坏，对周围环境要求较高，测量结果不稳定，测量结果一般只能作为参考。另外，光纤光栅应变测量系统成本较高。
压力传感器测量法是指在锚杆托盘处预先安装一个压力传感器，通过压力传感器直接测量锚杆轴力。这种方法测量精度可以保证，但是成本较高，单个压力传感器的成本达到上万元，如果不回收利用的话会造成极大的浪费，回收的话则会造成锚杆失效，威胁工程安全。
振弦式锚杆测力计首先将锚杆变形传递给振弦，从而改变振弦的振动频率。通过振弦频率检测可以得到振弦的变形，进而得到锚杆的变形，进而求得锚杆的轴力。这种方法需要预先将振弦的两端焊接在锚杆上，不仅操作复杂，焊接质量难以保证，而且还大大增加了锚杆的安装难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于快速评估锚杆受力状态的装置及其应用方法，其技术解决方案是：
一种锚杆受力状态快速评估装置，其特征在于主要包括：泡沫金属板和搪瓷涂层；所述的泡沫金属板，材质为多孔泡沫金属材料，整体为平板结构，形状呈方形或圆形，其中心设有圆形孔洞，锚杆可以从该孔洞穿过；所述的搪瓷涂层，敷在泡沫金属板的上侧表面，搪瓷涂层表面设置等间距圆环或刻度线等，用于快速判断泡沫金属板上任意一点与中心点之间距离的图案。
本发明的应用方法是：
①安装锚杆时，将上述锚杆受力状态快速评估装置安装在锚杆的托盘和螺母之间，然后紧固螺母；
②随着锚杆受力逐渐增加，螺母附近的泡沫金属板受压开始变形，并且变形区域向外侧逐渐扩展；在此过程中，泡沫金属板上的搪瓷涂层由内向外逐渐崩落；
③根据搪瓷涂层的崩落范围，快速确定锚杆的受力状态，依据是：搪瓷涂层崩落范围越大，锚杆受力越大。
本发明的基本原理是：利用泡沫金属板的变形特性，将锚杆受力状态与搪瓷涂层的崩落范围联系起来，通过观察即可快速、直观的判断锚杆的受力状态，提供了一种适用于工程现场的锚杆支护作用快速评估方法。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1为本发明所述的锚杆受力状态快速评估装置及其应用方法的原理示意图；
图2为本发明所述搪瓷涂层表面设置的一种典型图案。
具体实施方式
结合附图1，一种锚杆受力状态快速评估装置，其特征在于主要包括：泡沫金属板1和搪瓷涂层2；所述的泡沫金属板1，材质为多孔泡沫金属材料，整体为平板结构，形状呈方形或圆形，其中心设有圆形孔洞，锚杆a可以从该孔洞穿过；所述的搪瓷涂层2，敷在泡沫金属板的上侧表面；如图2所示，搪瓷涂层表面设置等间距圆环图案，用于快速判断搪瓷涂层崩落范围大小。
本发明的应用方法是：
①安装锚杆a时，将上述锚杆受力状态快速评估装置安装在锚杆的托盘b和螺母c之间，然后紧固螺母c；
②随着锚杆受力逐渐增加，螺母c附近的泡沫金属板受压开始变形，并且变形区域向外侧逐渐扩展；在此过程中，泡沫金属板上的搪瓷涂层由内向外逐渐崩落；
③根据搪瓷涂层的崩落范围，可以快速确定锚杆的受力状态，依据是：搪瓷涂层崩落范围越大，锚杆受力越大。
以上所述实施例，只是本发明较优选的具体的实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。