一種單點(diǎn)溫補(bǔ)多功能智能錨桿的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單點(diǎn)溫補(bǔ)多功能智能錨桿的制作方法，利用安裝在智能錨桿上的光纖光柵傳感器測(cè)量智能錨桿在不同深度的應(yīng)變值，從而推算錨桿在不同深度的軸力，從而對(duì)錨桿的承載能力以及其錨固力作出判斷和評(píng)價(jià)，同時(shí)也能對(duì)圍巖在荷載等的作用下內(nèi)部產(chǎn)生變形和位移變化作出一定的判斷；本發(fā)明的帶溫補(bǔ)長標(biāo)距光纖光柵傳感器制作工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)相比較為低廉。本發(fā)明主要通過常用的實(shí)心錨桿和由多個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感單元和溫補(bǔ)傳感單元組成的一體化無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器組成，制作簡(jiǎn)單，布設(shè)方便，有廣闊的應(yīng)用前景和良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】
一種單點(diǎn)溫補(bǔ)多功能智能錨桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種隧道、巖土和邊坡工程的錨桿軸力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具體涉及一種基于長標(biāo)距光纖光柵的單點(diǎn)溫補(bǔ)智能錨桿的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]錨桿支護(hù)是在邊坡、巖土深基坑等地表工程及隧道、采礦等地下硐室施工中采用的一種加固支護(hù)方式。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)，在開挖面周圍形成一個(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)圍巖或巷道等穩(wěn)定的目的。它是一種積極防御的支護(hù)方法，是圍巖、礦山等支護(hù)的重大變革。錨桿不但支護(hù)效果好，且用料省、施工簡(jiǎn)單、有利于機(jī)械化操作、施工速度快。因此錨桿已在很多土木、巖土、隧道、采礦等工程中被大量的使用，如基于新奧法的隧道開挖，錨桿使用量動(dòng)輒幾萬根，另外如三峽水利工程，亦用了有十幾萬根各式錨桿。
[0003]隨著錨桿支護(hù)的廣泛使用，對(duì)于錨桿在圍巖中的受力、承載能力、以及可能的損傷等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)或定期監(jiān)測(cè)，從而對(duì)于圍巖的支護(hù)情況、穩(wěn)定情況等作出判斷顯得尤為重要，且已經(jīng)成為相關(guān)領(lǐng)域的重要課題。目前國內(nèi)外對(duì)于錨桿在圍巖支護(hù)中的受力、承載、及損傷情況的測(cè)試方法基本可歸納為兩大類，其中一類是使用測(cè)力錨桿、錨桿拉拔計(jì)、應(yīng)變計(jì)及應(yīng)變片通過錨桿“拉拔試驗(yàn)”來測(cè)試錨桿在拉拔作用下的受力情況和損傷情況;另一類則采用比較間接的方式，利用電磁波、聲波等在不同介質(zhì)層的反射差異來檢測(cè)砂漿錨固體的飽和程度，間接評(píng)價(jià)錨固的受力及損傷情況。但這些方法從總體上看，存在著受環(huán)境影響大，耐久性差，長期穩(wěn)定性差，測(cè)試誤差大等缺點(diǎn)，對(duì)于像巖土、隧道、采礦等環(huán)境比較惡劣、施工方式粗放，但測(cè)試精度要求高的實(shí)際工程應(yīng)用，其適用性尤顯單薄。
[0004]近年來發(fā)展起來的光纖傳感技術(shù)具有耐久性好，性能穩(wěn)定、抗電磁干擾、便于分布式測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，也對(duì)錨桿軸力檢測(cè)、損傷識(shí)別等提出了新的思路。目前已有相關(guān)學(xué)者基于B0TDR、B0TDA等技術(shù)對(duì)錨桿支護(hù)進(jìn)行了檢測(cè)和監(jiān)測(cè)，但是由于目前解調(diào)技術(shù)的瓶頸限制，其測(cè)試精度嚴(yán)重不足;而FBG光柵由于精度高，應(yīng)變測(cè)量能達(dá)到Ιμε，而且封裝后能防水，耐腐蝕，長期性能比較好，不僅能傳感，而且也能用于傳輸數(shù)據(jù)，利于組網(wǎng)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)中。大連理工大學(xué)等也將光柵測(cè)試技術(shù)在錨桿監(jiān)測(cè)方面作了很多有益的工作，但是都是基于點(diǎn)式應(yīng)變測(cè)試，只能得到非常局部的應(yīng)變情況，但很難準(zhǔn)確地描述尺度比較大的錨桿全長的受力和變形狀況，不能對(duì)錨桿的損傷給出有效的判斷。總的來說，目前的測(cè)試方法存在以下幾個(gè)問題，1.單純而簡(jiǎn)單得應(yīng)用光纖和光柵技術(shù)，往往由于不僅其傳感部分，而且其引線都容易損壞，不能適應(yīng)這些實(shí)際工程粗放式的施工環(huán)境;2.錨桿結(jié)構(gòu)尺度大，損傷分布范圍廣，傳統(tǒng)的點(diǎn)式傳感很難準(zhǔn)確得捕捉到損傷;3.傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)往往都忽視錨桿不同深度的應(yīng)力應(yīng)變變化，而實(shí)際圍巖由于圍巖在荷載作用之下產(chǎn)生形變，或者是機(jī)械開挖和爆破的原因，往往在靠近開挖面的巖層會(huì)出現(xiàn)一些碎裂，在圍巖受力作用下，其內(nèi)部將出現(xiàn)內(nèi)力重分布，因此在錨桿不同深度的位置上，其應(yīng)力應(yīng)變很可能是不同的；4.目前的光纖分布式測(cè)試技術(shù)由于技術(shù)上的瓶頸問題，精度太低，實(shí)用性??；5.傳統(tǒng)的光柵測(cè)試，都是基于光柵與光柵間引線的熔接串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)的，但是光纖的熔接更易造成損壞斷裂，且大大地增加其光損，從而影響其測(cè)試性能;6.傳統(tǒng)的基于點(diǎn)式測(cè)試方式，只能獲得該點(diǎn)的應(yīng)變，無法獲得錨桿的位移。7.在基于智能錨桿進(jìn)行測(cè)試時(shí)，其溫度補(bǔ)償極其重要，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的多點(diǎn)溫補(bǔ)雖然精確，但實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，需要同時(shí)有兩個(gè)并列放置的傳感器，導(dǎo)致錨桿結(jié)構(gòu)極其制作都比較繁雜;而對(duì)于很多工程結(jié)構(gòu)運(yùn)營期的監(jiān)測(cè)，其溫度場(chǎng)比較均一的條件下，使用單點(diǎn)溫補(bǔ)將能使得智能錨桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，操作便利性大大增加。
[0005]為了提高結(jié)構(gòu)應(yīng)變測(cè)試的真實(shí)性、可靠性以及噪聲魯棒性，東南大學(xué)已開發(fā)出了長標(biāo)距光纖光柵應(yīng)變傳感器，并成功運(yùn)用于結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)中?；诠饫w光柵的各類傳感器的開發(fā)正在大力推進(jìn)中，但基于光纖光柵對(duì)于錨桿及圍巖監(jiān)測(cè)的研究目前還很少。目前基于光纖光柵的錨桿測(cè)試都是基于點(diǎn)式應(yīng)變測(cè)試的方法，對(duì)于利用帶單點(diǎn)溫補(bǔ)的長標(biāo)距光纖光柵智能銷桿在國內(nèi)外檢索尚無相關(guān)專利和文獻(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0000]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有尚精確度、尚耐久性、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉的基于長標(biāo)距光纖光柵智能錨桿的制作方法。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種單點(diǎn)溫補(bǔ)多功能智能錨桿，包括帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器、環(huán)氧樹脂或植筋膠、鎧裝光纜和軟塑料套管；
[0008]所述帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器安裝在錨桿沿縱向所開的小槽內(nèi)，并通過環(huán)氧樹脂或植筋膠封裝；
[0009]所述帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器包括依次非熔接串聯(lián)的多個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感單元和一個(gè)溫度補(bǔ)償傳感單元;多個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感單元的一端為光纖引出端，另一端連接溫度補(bǔ)償傳感單元;多個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感單元和一個(gè)溫度補(bǔ)償傳感單元包括套管、封裝在套管內(nèi)的光纖和刻寫在光纖上的光柵，長標(biāo)距光纖光柵傳感單元的光纖兩端分別固定在套管的錨固點(diǎn)，而溫補(bǔ)補(bǔ)償傳感單元的光纖則一端與長標(biāo)距光纖光柵傳感單元自身相連，在錨固點(diǎn)與套管相固結(jié)，而另一端自由；
[0010]所述帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器與鎧裝光纜連接，并從錨桿內(nèi)引出，所述鎧裝光纜穿于軟塑料套管之中。
[0011]上述一種多功能智能錨桿的制作方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0012](I)制作帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器
[0013](al)在一根單模光纖上根據(jù)實(shí)際工程需求設(shè)計(jì)并刻寫多個(gè)一定間距且不同波長的光柵；
[0014](a2)選用一個(gè)細(xì)的耐高溫光滑套管，內(nèi)口徑比光纖略粗，根據(jù)工程測(cè)試要求設(shè)計(jì)出每個(gè)光柵的錨固點(diǎn)位置，并在套管上根據(jù)錨固位置切出多個(gè)缺口；
[0015](a3)將套管在溫補(bǔ)端的端頭封閉，同時(shí)將刻好的含有多個(gè)光柵的光纖在溫補(bǔ)單元一端剪短，然后插入套管內(nèi)，調(diào)整光柵與套管缺口的位置，使其中的光柵的位置處于設(shè)計(jì)好的某個(gè)位置附近，且剪短光纖側(cè)的光纖縮在套管內(nèi)部且距離套管的封閉端頭有一定距離；
[0016](a4)先將離套管封閉端頭最近的一個(gè)缺口注入固結(jié)膠水形成錨固，這樣使得溫補(bǔ)段的光纖一端縮在套管內(nèi)呈懸空狀態(tài)，而另一端與套管錨固，此段內(nèi)的光纖松弛且可以自由伸縮變形；
[0017](a5)當(dāng)光纖在溫補(bǔ)單元處已經(jīng)完全固結(jié)錨固，通過牽引裝置在光纖尾纖處張拉，對(duì)光纖施加一定的預(yù)應(yīng)力，同時(shí)在其余套管缺口處注入固結(jié)膠水形成錨固，固結(jié)后將牽引裝置放開，從而制作出含多個(gè)連續(xù)的長標(biāo)距光纖光柵傳感單元，對(duì)于每個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感單元來說，套管內(nèi)的光纖的兩端分別通過固結(jié)膠與套管相固定，其余部分的光纖與套管內(nèi)壁無接觸，或在后期隨錨桿變形后雖有少許接觸但摩擦力極小可忽略不計(jì)。
[0018](a6)在帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器外面(包括一定長度的尾纖)進(jìn)一步包裹一層纖維復(fù)合材料合股層，并浸潤環(huán)氧樹脂，實(shí)現(xiàn)核心傳感器的封裝；
[0019](2)制作一體化多功能智能錨桿
[0020](bl)選用實(shí)體錨桿，并沿縱向開一個(gè)小槽;準(zhǔn)備一根鎧裝光纜，并穿于一根軟塑料套管之中，鎧裝光纜比軟塑料套管長，兩頭露出；
[0021](b2)將制作好的帶溫補(bǔ)無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器固定于錨桿所開的小槽內(nèi)，并用鎧裝光纜連接，從錨桿內(nèi)引出；無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器與鎧裝光纜進(jìn)行熔焊的熔焊接頭位于錨桿小槽內(nèi)，且鎧裝光纜在小槽內(nèi)保留具有能起到錨固作用的長度；
[0022](b3)在錨桿小槽內(nèi)注入環(huán)氧樹脂或植筋膠至填平，將帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器與錨桿封裝為一體，形成最終的一體化多功能智能錨桿。
[0023]本發(fā)明的有益效果:
[0024](I)本發(fā)明的智能錨桿原理簡(jiǎn)單可靠，制作方法新穎巧妙。本發(fā)明主要是利用安裝在智能錨桿上的光纖光柵傳感器測(cè)量智能錨桿在不同深度的應(yīng)變值，從而推算錨桿在不同深度的軸力，從而對(duì)錨桿的承載能力以及其錨固力作出判斷和評(píng)價(jià)，同時(shí)也能對(duì)圍巖在荷載等的作用下內(nèi)部產(chǎn)生變形和位移變化作出一定的判斷；
[0025](2)本發(fā)明的長標(biāo)距光纖光柵傳感器制作工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)相比較為低廉。本發(fā)明主要通過常用的實(shí)心錨桿和由多個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感單元和一個(gè)溫度單元組成的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器組成，制作簡(jiǎn)單，布設(shè)方便，有廣闊的應(yīng)用前景和良好的經(jīng)濟(jì)效益；
[0026](3)本發(fā)明的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器含有多個(gè)串聯(lián)的長標(biāo)距光纖光柵傳感單元，因此不僅能測(cè)量不同深度的銷桿的應(yīng)變和軸力情況，還能測(cè)量銷桿軸向的變形量，獲取圍巖等的沉降或滑移的位移
[0027](4)本發(fā)明的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器，由刻寫在一根光纖上的多個(gè)裸光柵封裝而成，因此各個(gè)傳感單元相互之間自然連接，無需熔接，避免了光纖熔接處光損大，容易斷的缺點(diǎn)；
[0028](5)由于本發(fā)明的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器本身采用了復(fù)合材料和環(huán)氧樹脂封裝，其耐水防銹、耐腐蝕等性能優(yōu)越，且不怕電磁屏蔽和干擾，與錨桿一體化封裝以后更是堅(jiān)固耐用，能適用于環(huán)境侵蝕，具有很好的耐久性和廣泛的適用性；
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明的多功能智能錨桿構(gòu)造示意圖；
[0030]圖2為圖1的縱向剖視圖；
[0031]圖3為圖1的橫向剖視圖；
[0032]圖4為本發(fā)明的帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器構(gòu)造示意圖；
[0033]圖5為本發(fā)明的多功能智能錨桿變形量計(jì)算示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0035]如圖1-4所示，一種單點(diǎn)溫補(bǔ)多功能智能錨桿，包括帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器7、環(huán)氧樹脂或植筋膠3、鎧裝光纜4和軟塑料套管5;
[0036]所述帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器7安裝在錨桿6沿縱向所開的小槽內(nèi)，并通過環(huán)氧樹脂或植筋膠3封裝；
[0037]所述帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器7包括依次非熔接串聯(lián)的多個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感單元I和一個(gè)溫度補(bǔ)償傳感單元2;多個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感單元I的一端為光纖引出端，另一端連接溫度補(bǔ)償傳感單元2;多個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感單元I和一個(gè)溫度補(bǔ)償傳感單元2包括套管、封裝在套管內(nèi)的光纖和刻寫在光纖上的光柵，長標(biāo)距光纖光柵傳感單元I的光纖兩端分別固定在套管的錨固點(diǎn)，而溫補(bǔ)補(bǔ)償傳感單元2的光纖則一端與長標(biāo)距光纖光柵傳感單元自身相連，在錨固點(diǎn)與套管相固結(jié)，而另一端自由；
[0038]所述帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器7與鎧裝光纜4連接，并從錨桿6內(nèi)引出，所述鎧裝光纜4穿于軟塑料套管5之中。
[0039 ]上述一種多功能智能錨桿的制作方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0040](I)制作帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器
[0041](al)在一根單模光纖上根據(jù)實(shí)際工程需求設(shè)計(jì)并刻寫多個(gè)一定間距且不同波長的光柵；
[0042](a2)選用一個(gè)細(xì)的耐高溫光滑套管，內(nèi)口徑比光纖略粗，根據(jù)工程測(cè)試要求設(shè)計(jì)出每個(gè)光柵的錨固點(diǎn)位置，并在套管上根據(jù)錨固位置切出多個(gè)缺口；
[0043](a3)將套管在溫補(bǔ)端的端頭封閉，同時(shí)將刻好的含有多個(gè)光柵的光纖在溫補(bǔ)單元一端剪短，然后插入套管內(nèi)，調(diào)整光柵與套管缺口的位置，使其中的光柵的位置處于設(shè)計(jì)好的某個(gè)位置附近，且剪短光纖側(cè)的光纖縮在套管內(nèi)部且距離套管的封閉端頭有一定距離；
[0044](a4)先將離套管封閉端頭最近的一個(gè)缺口注入固結(jié)膠水形成錨固，這樣使得溫補(bǔ)段的光纖一端縮在套管內(nèi)呈懸空狀態(tài)，而另一端與套管錨固，此段內(nèi)的光纖松弛且可以自由變形；
[0045](a5)當(dāng)光纖在溫補(bǔ)單元處已經(jīng)完全固結(jié)錨固，通過牽引裝置在光纖尾纖處張拉，對(duì)光纖施加一定的預(yù)應(yīng)力，同時(shí)在其余套管缺口處注入固結(jié)膠水形成錨固，固結(jié)后將牽引裝置放開，從而制作出含多個(gè)連續(xù)的長標(biāo)距光纖光柵傳感單元，對(duì)于每個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感單元來說，套管內(nèi)的光纖的兩端分別通過固結(jié)膠與套管相固定，其余部分的光纖與套管內(nèi)壁無接觸，或在后期隨錨桿變形后雖有少許接觸但摩擦力極小可忽略不計(jì)。
[0046](a6)在帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器外面(包括一定長度的尾纖)進(jìn)一步包裹一層纖維復(fù)合材料合股層，并浸潤環(huán)氧樹脂，實(shí)現(xiàn)核心傳感器的封裝；
[0047](2)制作一體化多功能智能錨桿
[0048](bl)選用實(shí)體錨桿，并沿縱向開一個(gè)小槽;準(zhǔn)備一根鎧裝光纜，并穿于一根軟塑料套管之中，鎧裝光纜比軟塑料套管長，兩頭露出；
[0049](b2)將制作好的帶溫補(bǔ)無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器固定于錨桿所開的小槽內(nèi)，并用鎧裝光纜連接，從錨桿內(nèi)引出；無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器與鎧裝光纜進(jìn)行熔焊的熔焊接頭位于錨桿小槽內(nèi)，且鎧裝光纜在小槽內(nèi)保留具有能起到錨固作用的長度；
[0050](b3)在錨桿小槽內(nèi)注入環(huán)氧樹脂或植筋膠至填平，將帶溫補(bǔ)無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器與錨桿封裝為一體，形成最終的一體化多功能智能錨桿。
[0051]本發(fā)明的基于長標(biāo)距光纖光柵的單點(diǎn)溫補(bǔ)多功能智能錨桿的工作原理如下:是將含有多個(gè)傳感單元的長標(biāo)距光纖光柵傳感器安裝并封裝于錨桿之內(nèi)，因此錨桿因受力而引起的應(yīng)變將被長標(biāo)距光纖光柵傳感器的所有傳感單元捕捉，由于有多個(gè)傳感單元，因此能捕捉到錨桿不同位置的應(yīng)變，繼而推算出錨桿在不同位置的應(yīng)力以及承載情況。同時(shí)，可根據(jù)錨桿長度方向的長標(biāo)距應(yīng)變分布，在可不計(jì)其彎曲影響時(shí)，可以獲得其沿軸向方向的位移。變形量的計(jì)算可如下進(jìn)行:先求出經(jīng)過溫度補(bǔ)償后的每個(gè)長標(biāo)距傳感單元標(biāo)距內(nèi)的應(yīng)變值，然后乘以其標(biāo)距長度得到該長標(biāo)距傳感單元的變形量，然后累計(jì)整個(gè)錨桿上的變形量。如圖5所示，通過測(cè)出標(biāo)距L1、L2和L3之間的平均應(yīng)變?chǔ)?、ε2和ε3，則可根據(jù)公式Δ = εI.Ll+e2.L2+e3.L3求出錨桿兩端的總位移量Δ。對(duì)于圍巖來講，特別是對(duì)于新奧法隧道開挖等用爆破等手段開挖的時(shí)候，會(huì)使得巖層出現(xiàn)一定程度的破碎，因此加入錨桿進(jìn)行支護(hù)后，在不同深度的應(yīng)力應(yīng)變也將不同，因此本發(fā)明的智能錨桿能比較準(zhǔn)確得反映出由于巖層內(nèi)部內(nèi)力重分布而引起的應(yīng)力不均情況，從而能準(zhǔn)確得反映錨桿真實(shí)的受力及承載支護(hù)情況。多個(gè)智能錨桿布置在圍巖的不同位置，可以用來監(jiān)測(cè)該區(qū)域的錨桿承載情況，以及圍巖支護(hù)和穩(wěn)定情況，這對(duì)圍巖監(jiān)測(cè)非常重要。
[0052]應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單點(diǎn)溫補(bǔ)多功能智能錨桿的制作方法，其特征在于:該多功能智能錨桿包括帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器、環(huán)氧樹脂或植筋膠、鎧裝光纜和軟塑料套管； 所述帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器安裝在錨桿沿縱向所開的小槽內(nèi)，并通過環(huán)氧樹脂或植筋膠封裝； 所述帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器包括依次非熔接串聯(lián)的多個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感單元和一個(gè)溫度補(bǔ)償傳感單元；多個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感單元的一端為光纖引出端，另一端連接溫度補(bǔ)償傳感單元;多個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感單元和一個(gè)溫度補(bǔ)償傳感單元包括套管、封裝在套管內(nèi)的光纖和刻寫在光纖上的光柵，長標(biāo)距光纖光柵傳感單元的光纖兩端分別固定在套管的錨固點(diǎn)，而溫補(bǔ)補(bǔ)償傳感單元的光纖則一端與長標(biāo)距光纖光柵傳感單元自身相連，在錨固點(diǎn)與套管相固結(jié)，而另一端自由； 所述帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器與鎧裝光纜連接，并從錨桿內(nèi)引出，所述鎧裝光纜穿于軟塑料套管之中； 上述一種多功能智能錨桿的制作方法，包括以下幾個(gè)步驟: (1)制作帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器 (al)在一根單模光纖上根據(jù)實(shí)際工程需求設(shè)計(jì)并刻寫多個(gè)一定間距且不同波長的光柵； (a2)選用一個(gè)細(xì)的耐高溫光滑套管，內(nèi)口徑比光纖略粗，根據(jù)工程測(cè)試要求設(shè)計(jì)出每個(gè)光柵的錨固點(diǎn)位置，并在套管上根據(jù)錨固位置切出多個(gè)缺口； (a3)將套管在溫補(bǔ)端的端頭封閉，同時(shí)將刻好的含有多個(gè)光柵的光纖在溫補(bǔ)單元一端剪短，然后插入套管內(nèi)，調(diào)整光柵與套管缺口的位置，使其中的光柵的位置處于設(shè)計(jì)好的某個(gè)位置附近，且剪短光纖側(cè)的光纖縮在套管內(nèi)部且距離套管的封閉端頭有一定距離； (a4)先將離套管封閉端頭最近的一個(gè)缺口注入固結(jié)膠水形成錨固，這樣使得溫補(bǔ)段的光纖一端縮在套管內(nèi)呈懸空狀態(tài)，而另一端與套管錨固，此段內(nèi)的光纖松弛且可以自由變形； (a5)當(dāng)光纖在溫補(bǔ)單元處已經(jīng)完全固結(jié)錨固，通過牽引裝置在光纖尾纖處張拉，對(duì)光纖施加一定的預(yù)應(yīng)力，同時(shí)在其余套管缺口處注入固結(jié)膠水形成錨固，固結(jié)后將牽引裝置放開，從而制作出含多個(gè)連續(xù)的長標(biāo)距光纖光柵傳感單元，對(duì)于每個(gè)長標(biāo)距光纖光柵傳感單元來說，套管內(nèi)的光纖的兩端分別通過固結(jié)膠與套管相固定，其余部分的光纖與套管內(nèi)壁無接觸，或在后期隨錨桿變形后雖有少許接觸但摩擦力極小可忽略不計(jì)； (a6)在帶溫補(bǔ)的無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器外面進(jìn)一步包裹一層纖維復(fù)合材料合股層，并浸潤環(huán)氧樹脂，實(shí)現(xiàn)核心傳感器的封裝； (2)制作一體化多功能智能錨桿 (bl)選用實(shí)體錨桿，并沿縱向開一個(gè)小槽;準(zhǔn)備一根鎧裝光纜，并穿于一根軟塑料套管之中，鎧裝光纜比軟塑料套管長，兩頭露出； (b2)將制作好的帶溫補(bǔ)無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器固定于錨桿所開的小槽內(nèi)，并用鎧裝光纜連接，從錨桿內(nèi)引出；無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器與鎧裝光纜進(jìn)行熔焊的熔焊接頭位于錨桿小槽內(nèi)，且鎧裝光纜在小槽內(nèi)保留具有能起到錨固作用的長度； (b3)在錨桿小槽內(nèi)注入環(huán)氧樹脂或植筋膠至填平，將帶溫補(bǔ)無熔接長標(biāo)距多光柵傳感器與錨桿封裝為一體，形成最終的一體化多功能智能錨桿。
【文檔編號(hào)】E21D21/00GK105973286SQ201610561190
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月15日
【發(fā)明人】趙學(xué)亮, 萬春風(fēng), 夏呈
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)