一种用于模型实验的恒阻大变形锚杆受力与变形监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及巷道或隧道用支护设备监测技术领域，特别是涉及一种用于模型实验的恒阻大变形锚杆受力与变形监测装置。


背景技术：

2.锚杆是煤矿巷道的主要支护设备。随着煤炭资源开采深度的不断加深，在高应力、软岩大变形等环境下，由于锚杆自身抗拉强度不够、抗剪能力差等因素，普通锚杆限于自身特性已难以适应深部巷道支护的要求，常出现锚杆拉断、锚杆与围岩拉脱、注浆体破碎、托盘失效等问题，为煤矿的正常生产带来极大的安全隐患。
3.目前，已有很多适应深部高应力、软岩大变形的新型锚杆，其中恒阻大变形锚杆以其高恒阻、变形大、结构简单等特点已经在深部煤矿巷道支护中得到了应用，然而恒阻大变形锚杆支护中锚杆受力与变形特性尚有许多不甚明了之处，存在理论滞后于应用的现象。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种用于模型实验的恒阻大变形锚杆受力与变形监测装置，在模型实验中可再现恒阻大变形锚杆具备的大变形与阻力恒定特点，同时实现了恒阻大变形锚杆受力与变形的实时监测。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
6.一种用于模型实验的恒阻大变形锚杆受力与变形监测装置，包括：恒阻大变形锚杆和监测装置，所述监测装置包括拉压传感器和位移传感器，所述拉压传感器用于监测恒阻大变形锚杆的受力，所述位移传感器用于监测恒阻大变形锚杆的变形长度，所述恒阻大变形锚杆包括预紧螺杆、锚杆以及罩设在外套筒内的横阻体，所述横阻体包括第一螺杆、滑移体、第二螺杆和内套筒，所述第一螺杆、滑移体和第二螺杆依次螺纹连接，所述内套筒罩设在所述第一螺杆和滑移体上，所述第二螺杆与所述位移传感器连接，所述锚杆的一端依次穿入所述外套筒和内套筒与所述第一螺杆过盈连接，所述锚杆的另一端与所述预紧螺杆过盈连接，所述预紧螺杆上设置所述拉压传感器。
7.可选的，所述装置还包括数据记录仪和导线，所述数据记录仪通过所述导线分别与所述拉压传感器和位移传感器电性连接，所述数据记录仪用于记录所述拉压传感器和位移传感器的监测数据。
8.可选的，所述预紧螺杆螺纹连接有螺母，所述螺母用于固定所述拉压传感器。
9.可选的，所述螺母与所述拉压传感器之间有垫片。
10.可选的，所述拉压传感器为穿心式拉压传感器，所述穿心式拉压传感器穿在所述预紧螺杆上。
11.可选的，所述滑移体为梯形圆柱体。
12.可选的，所述内套筒和外套筒穿入所述锚杆的一侧贴合固定。
13.可选的，所述位移传感器设置在所述外套筒内部。
14.可选的，所述位移传感器为拉绳式位移传感器。
15.根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型提供的用于模型实验的恒阻大变形锚杆受力与变形监测装置，实现了恒阻大变形锚杆的小型化，其应用于模型实验研究中可再现恒阻大变形锚杆具备的大变形与阻力恒定特点；同时，经拉压传感器可精确控制预紧力，实现了恒阻大变形锚杆受力的实时监测，通过位移传感器实现了恒阻大变形锚杆变形长度的实时监测，提高了模型实验的监测精度，为进行基于恒阻大变形锚杆支护的模型实验研究创造了条件。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型实施例用于模型实验的恒阻大变形锚杆受力与变形监测装置的结构示意图；
18.图2是图1的a
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a剖示图；
19.图3是图1的b
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b剖示图；
20.图4是图1的c
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c剖示图；
21.图5是图1的d
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d剖示图；
22.附图标记说明：1、螺母；2、预紧螺杆；3、垫片；4、拉压传感器；5、空腔；6、锚杆；7、数据记录仪；8、导线；9、第一螺杆；10、滑移体；11、内套筒；12、外套筒；13、第二螺杆；14、拉绳；15、内腔；16、位移传感器。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.本实用新型的目的是提供一种用于模型实验的恒阻大变形锚杆受力与变形监测装置，在模型实验中可再现恒阻大变形锚杆具备的大变形与阻力恒定特点，同时实现了恒阻大变形锚杆受力与变形的实时监测。
25.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
26.如图1至图5所示，本实用新型实施例提供的用于模型实验的恒阻大变形锚杆受力与变形监测装置，包括：恒阻大变形锚杆和监测装置，所述监测装置包括拉压传感器4和位移传感器16，所述拉压传感器4用于监测恒阻大变形锚杆的受力，所述位移传感器16用于监测恒阻大变形锚杆的变形长度，所述恒阻大变形锚杆包括预紧螺杆2、锚杆6以及罩设在外套筒12内的横阻体，所述外套筒12内存在内腔15，所述横阻体包括第一螺杆9、滑移体10、第二螺杆13和内套筒11，所述第一螺杆9、滑移体10和第二螺杆13依次螺纹连接，所述内套筒
11罩设在所述第一螺杆9和滑移体10上，所述内套筒11内存在内腔15，所述滑移体10可在所述内套筒11内来回滑动，所述第二螺杆13与所述位移传感器16连接，所述锚杆6的一端依次穿入所述外套筒12和内套筒11与所述第一螺杆9过盈连接，所述锚杆6的另一端与所述预紧螺杆2过盈连接，所述预紧螺杆2上设置所述拉压传感器4；所述预紧螺杆2螺纹连接有螺母1，所述螺母1用于固定所述拉压传感器4；所述螺母1与所述拉压传感器4之间有垫片3，所述垫片3用于减小压强，减小螺母1紧固时对拉压传感器4的损害；所述装置还包括数据记录仪7和导线8，所述数据记录仪7通过所述导线8分别与所述拉压传感器4和位移传感器16电性连接，所述数据记录仪7用于记录所述拉压传感器4和位移传感器16的监测数据。其中，所述拉压传感器4为穿心式拉压传感器，所述穿心式拉压传感器存在空腔5，所述穿心式拉压传感器通过空腔5穿在所述预紧螺杆2上；所述滑移体10为梯形圆柱体；所述内套筒11和外套筒12穿入所述锚杆6的一侧贴合固定；所述位移传感器16设置在所述外套筒12内部；所述位移传感器16为拉绳式位移传感器，通过所述拉绳式位移传感器的拉绳14与所述第二螺杆13连接。本装置由滑移体在内套筒内滑动产生的摩擦力提供恒阻力，滑动长度为恒阻大变形锚杆的变形长度，恒阻大变形锚杆受力由拉压传感器实时监测，恒阻大变形锚杆变形长度由位移传感器实时监测，传感器监测所得信号由数据记录仪记录存储。
27.本装置的构建过程：先预埋恒阻体与锚杆，锚杆与恒阻体的第一螺杆过盈连接；然后安装预紧螺杆，预紧螺杆与锚杆过盈连接，再安装拉压传感器和垫片，通过旋转螺母预紧锚杆，预紧过程中观测拉压传感器受力是否达到设定的预紧力值；之后进行模型实验，当恒阻大变形锚杆受力大于设置的恒阻力时，滑移体可保持恒定的阻力在内套筒内滑动，滑动过程中位移传感器实时对恒阻大变形锚杆的变形长度进行监测。
28.本实用新型提供的用于模型实验的恒阻大变形锚杆受力与变形监测装置，实现了恒阻大变形锚杆的小型化，其应用于模型实验研究中可再现恒阻大变形锚杆具备的大变形与阻力恒定特点；同时，经拉压传感器可精确控制预紧力，实现了恒阻大变形锚杆受力的实时监测，通过位移传感器实现了恒阻大变形锚杆变形长度的实时监测，提高了模型实验的监测精度，为进行基于恒阻大变形锚杆支护的模型实验研究创造了条件。
29.本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。