本技術(shù)涉及工程安全監(jiān)測設(shè)備，更具體地說，涉及一種加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置。

背景技術(shù)：

1、在熱帶海島這種富水地質(zhì)區(qū)的公路隧道、水工隧洞和金屬礦井等地下巖石工程的建設(shè)過程中，普遍面臨圍巖裂隙發(fā)育、地層富水和埋深淺等問題，特別是在強(qiáng)熱帶風(fēng)暴降水之后，地下水的暴雨效應(yīng)比較顯著，因此風(fēng)化裂隙圍巖水力滲透破壞監(jiān)測就成為海島巖隧施工的一個(gè)重要方面。

2、然而，在現(xiàn)有的公路隧道建設(shè)過程中，主要是將圍巖的應(yīng)力和變形問題作為監(jiān)測工作的重點(diǎn)，而并沒有針對海島巖隧圍巖滲透壓力進(jìn)行監(jiān)測，如果實(shí)際工程建設(shè)中需要監(jiān)測圍巖的滲透壓，一般采用埋設(shè)孔隙水壓傳感器的方式，這種方式是將應(yīng)力、變形和滲透壓各自作為獨(dú)立監(jiān)測的技術(shù)指標(biāo)，無法結(jié)合在一起作為整體進(jìn)行分析以判斷風(fēng)險(xiǎn)，而且，在現(xiàn)有的隧道施工過程中，都是采用在錨桿桿體表面貼應(yīng)變片的方式實(shí)現(xiàn)對受力錨桿的桿體應(yīng)變的分析，然而這種方式并不可靠，因?yàn)闂U體表面的應(yīng)變片極易因受到擠壓作用或受潮而損壞，因此可靠性較低。因此，如何針對富水地質(zhì)的特殊情況，對裂隙水壓力對加錨裂隙巖體的穩(wěn)定性和安全性進(jìn)行全面的監(jiān)測感知，是一個(gè)亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)受擾動應(yīng)力作用下內(nèi)外傳遞變形和巖體內(nèi)部孔隙水壓的協(xié)同監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對加錨裂隙巖體的穩(wěn)定性和安全性的全面感知。

2、本實(shí)用新型提供的一種加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置，包括多個(gè)用于插入圍巖內(nèi)部的中空的桿體，相鄰的所述桿體之間利用拉應(yīng)力傳感器進(jìn)行連接，且所述桿體的側(cè)面開設(shè)有通孔，所述桿體內(nèi)設(shè)置有與所述通孔連通的滲透壓監(jiān)測組件，所述桿體的位于所述圍巖外側(cè)的外端設(shè)置有端部軸力監(jiān)測組件，還包括同時(shí)與所述拉應(yīng)力傳感器、所述滲透壓監(jiān)測組件和所述端部軸力監(jiān)測組件通信連接以獲取拉應(yīng)力數(shù)據(jù)、滲透壓數(shù)據(jù)和端部軸力數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集部件，所述數(shù)據(jù)采集部件還通信連接至數(shù)據(jù)處理部件。

3、優(yōu)選的，在上述加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置中，所述通孔開設(shè)在埋藏最深的桿體的外周部。

4、優(yōu)選的，在上述加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置中，相鄰的所述通孔之間的距離范圍為10厘米至20厘米。

5、優(yōu)選的，在上述加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置中，所述通孔的數(shù)量范圍為10個(gè)至20個(gè)。

6、優(yōu)選的，在上述加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置中，所述滲透壓監(jiān)測組件包括滲透壓傳感器以及設(shè)置于所述滲透壓傳感器前端的透水石，且所述透水石可接觸從所述通孔滲透進(jìn)來的水。

7、優(yōu)選的，在上述加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置中，所述拉應(yīng)力傳感器的兩端均具有外螺紋，所述桿體的用于與所述拉應(yīng)力傳感器連接的端部具有內(nèi)螺紋，所述拉應(yīng)力傳感器與所述桿體之間利用所述外螺紋和所述內(nèi)螺紋的配合實(shí)現(xiàn)連接。

8、優(yōu)選的，在上述加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置中，所述端部軸力監(jiān)測組件包括：

9、套設(shè)于所述桿體外周部的錨桿托盤，所述錨桿托盤抵接在所述圍巖的外表面；

10、套設(shè)于所述桿體外周部的屈服環(huán)，所述屈服環(huán)抵接在所述錨桿托盤的遠(yuǎn)離所述圍巖的一面；

11、套設(shè)于所述桿體外周部的變形齒片，所述變形齒片抵接在所述屈服環(huán)的遠(yuǎn)離所述錨桿托盤的一面；

12、套設(shè)于所述桿體外周部的軸力傳感器，所述軸力傳感器抵接在所述變形齒片的遠(yuǎn)離所述屈服環(huán)的一面；

13、套設(shè)于所述桿體外周部且與所述桿體固定在一起的固定螺母，所述固定螺母抵接在所述軸力傳感器的遠(yuǎn)離所述變形齒片的一面。

14、優(yōu)選的，在上述加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置中，埋藏最深的桿體的靠近最內(nèi)端的外周部設(shè)置有多個(gè)用于作為注漿錨固段的橫肋。

15、優(yōu)選的，在上述加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置中，所述桿體為鋼制桿體。

16、優(yōu)選的，在上述加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置中，所述數(shù)據(jù)采集部件與所述拉應(yīng)力傳感器、所述滲透壓監(jiān)測組件和所述端部軸力監(jiān)測組件之間均利用傳感器電纜進(jìn)行通信連接，且用于連接所述拉應(yīng)力傳感器和所述滲透壓監(jiān)測組件的所述傳感器電纜從所述桿體內(nèi)部空間延伸至所述圍巖外側(cè)之后與所述數(shù)據(jù)采集部件連接。

17、從上述技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型所提供的上述加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置，由于相鄰的桿體之間利用拉應(yīng)力傳感器進(jìn)行連接，且桿體的側(cè)面開設(shè)有通孔，桿體內(nèi)設(shè)置有與通孔連通的滲透壓監(jiān)測組件，桿體的位于圍巖外側(cè)的外端設(shè)置有端部軸力監(jiān)測組件，因此能夠同時(shí)獲取到拉應(yīng)力數(shù)據(jù)、滲透壓數(shù)據(jù)和端部軸力數(shù)據(jù)，由于還包括數(shù)據(jù)采集部件，該數(shù)據(jù)采集部件還通信連接至數(shù)據(jù)處理部件，因此可以將上述多方面信息綜合起來，可見這樣就可以感知巖體內(nèi)部桿體的全方位信息，從而實(shí)現(xiàn)受擾動應(yīng)力作用下內(nèi)外傳遞變形和巖體內(nèi)部孔隙水壓的協(xié)同監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對加錨裂隙巖體的穩(wěn)定性和安全性的全面感知。

技術(shù)特征：

1.一種加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置，其特征在于，包括多個(gè)用于插入圍巖內(nèi)部的中空的桿體，相鄰的所述桿體之間利用拉應(yīng)力傳感器進(jìn)行連接，且所述桿體的側(cè)面開設(shè)有通孔，所述桿體內(nèi)設(shè)置有與所述通孔連通的滲透壓監(jiān)測組件，所述桿體的位于所述圍巖外側(cè)的外端設(shè)置有端部軸力監(jiān)測組件，還包括同時(shí)與所述拉應(yīng)力傳感器、所述滲透壓監(jiān)測組件和所述端部軸力監(jiān)測組件通信連接以獲取拉應(yīng)力數(shù)據(jù)、滲透壓數(shù)據(jù)和端部軸力數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集部件，所述數(shù)據(jù)采集部件還通信連接至數(shù)據(jù)處理部件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置，其特征在于，所述通孔開設(shè)在埋藏最深的桿體的外周部。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置，其特征在于，相鄰的所述通孔之間的距離范圍為10厘米至20厘米。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置，其特征在于，所述通孔的數(shù)量范圍為10個(gè)至20個(gè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置，其特征在于，所述滲透壓監(jiān)測組件包括滲透壓傳感器以及設(shè)置于所述滲透壓傳感器前端的透水石，且所述透水石可接觸從所述通孔滲透進(jìn)來的水。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置，其特征在于，所述拉應(yīng)力傳感器的兩端均具有外螺紋，所述桿體的用于與所述拉應(yīng)力傳感器連接的端部具有內(nèi)螺紋，所述拉應(yīng)力傳感器與所述桿體之間利用所述外螺紋和所述內(nèi)螺紋的配合實(shí)現(xiàn)連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置，其特征在于，所述端部軸力監(jiān)測組件包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置，其特征在于，埋藏最深的桿體的靠近最內(nèi)端的外周部設(shè)置有多個(gè)用于作為注漿錨固段的橫肋。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置，其特征在于，所述桿體為鋼制桿體。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓-應(yīng)力-變形深層感知裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集部件與所述拉應(yīng)力傳感器、所述滲透壓監(jiān)測組件和所述端部軸力監(jiān)測組件之間均利用傳感器電纜進(jìn)行通信連接，且用于連接所述拉應(yīng)力傳感器和所述滲透壓監(jiān)測組件的所述傳感器電纜從所述桿體內(nèi)部空間延伸至所述圍巖外側(cè)之后與所述數(shù)據(jù)采集部件連接。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了加錨裂隙圍巖內(nèi)部滲透壓?應(yīng)力?變形深層感知裝置，包括多個(gè)中空桿體，相鄰桿體之間利用拉應(yīng)力傳感器連接，且桿體側(cè)面開設(shè)有通孔，桿體內(nèi)設(shè)置有與通孔連通的滲透壓監(jiān)測組件，桿體的外端設(shè)置有端部軸力監(jiān)測組件，還包括同時(shí)與拉應(yīng)力傳感器、滲透壓監(jiān)測組件和端部軸力監(jiān)測組件通信連接的數(shù)據(jù)采集部件，數(shù)據(jù)采集部件還通信連接至數(shù)據(jù)處理部件。該裝置能實(shí)現(xiàn)受擾動應(yīng)力作用下內(nèi)外傳遞變形和巖體內(nèi)部孔隙水壓的協(xié)同監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對巖體的穩(wěn)定性和安全性的全面感知。

技術(shù)研發(fā)人員：孫歡,劉浩,葉楨妮,范喬峰,孟子敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：海南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240813
技術(shù)公布日：2025/5/15