無源變色錨桿軸力監(jiān)測裝置的設計與研究.pdf

1、本文在分析研究現有錨桿軸力監(jiān)測裝置的研究成果的基礎上，根據實踐經驗，針對目前錨桿軸力監(jiān)測裝置的不足提出了一種新型的錨桿軸力無損監(jiān)測方法，將基于等厚干涉原理的光學干涉法創(chuàng)新性的應用到錨桿軸力監(jiān)測中來，并設計了相關監(jiān)測裝置。通過分析研究，確定該監(jiān)測裝置由上蓋板、彈性墊、下蓋板、承載體和光學膜等部件組成。監(jiān)測裝置在錨桿軸力作用下，光學膜會發(fā)生微小變形。監(jiān)測裝置所受載荷不同，光學膜的變形量不本文旨在研究一種結構簡單、成本低廉、安裝方便、不會損害

2、錨桿錨固質量、適合大規(guī)模安裝且監(jiān)測方便的錨桿軸力監(jiān)測裝置。錨桿支護技術在錨固工程中可以加固、組合和聯接圍巖，提高圍巖的自身強度和自我穩(wěn)定能力，在煤礦、水電、冶金和隧道等工程領域得到廣泛應用。但是隨著時間推移,錨桿在惡劣的工作環(huán)境中時常受到地下水腐蝕、鄰區(qū)采礦擾動和圍巖應力變化等因素的影響，導致錨桿所受應力增加。一旦錨桿所受應力達到或超過其強度極限就會導致錨桿的斷裂和錨固工程的失效，給巖土錨固工程造成嚴重的安全事故隱患。為了維護工程穩(wěn)定和

3、保證施工安全，必須對錨桿軸力進行監(jiān)測。因此，研究錨桿軸力監(jiān)測裝置具有顯著的社會經濟效益和意義重大的科研實用價值。然而，現有的錨桿軸力監(jiān)測裝置研究成果仍存在著需要電源供電或液壓密封，難以防水防爆、可靠性差、制造成本高、安全管理復雜等諸多缺點，難以實現對錨桿錨固工程進行長期有效的準確監(jiān)測。
　　本研究通過對拉力型錨桿的受力分析得出錨桿剪應力與軸應力的分布規(guī)律,選定了所監(jiān)測錨桿型號，確定了監(jiān)測裝置的安裝位置并定義了錨桿三種不同的受力狀態(tài)

4、。然后通過分析錨桿在錨固工程中的受力分布特點、監(jiān)測裝置的實際應用場景及在安裝和使用中的受力情況，依據監(jiān)測裝置各部件的作用和工作原理分別討論確定了監(jiān)測裝置各部件的材料選擇、結構設計和尺寸選擇，并利用ANSYS軟件對上蓋板、下蓋板和承載體等結構進行了強度分析，以保證監(jiān)測裝置在監(jiān)測范圍內安全可靠。然后，針對監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法對光學干涉原理和光學膜的變形理論進行了相關公式推導，并編寫了基于MATLAB的光學膜變形程序和光學膜仿真干涉程序。介紹了