可实时显示锚杆或锚索轴力的自锁式让压托盘及操作方法与流程

本发明涉及岩土锚杆或锚索技术领域，尤其涉及一种可实时显示锚杆或锚索轴力的自锁式让压托盘及操作方法。

背景技术：

锚杆或锚索作为一种有效的加固技术，由于可充分发挥和提高岩土体的自身强度和自稳能力，显著缩小结构物体积和减轻结构的自重，有效控制岩土体的变形，被广泛应用于边坡、基坑、隧道、巷道、大坝等岩土工程领域。然而，当前随着我国基础设施建设规模逐年增大，越来越多的岩土工程修建在高风险复杂地质条件中，也给传统的锚固技术带来了严峻挑战。比如，在隧道及矿山巷道支护领域，当隧道或巷道埋深较大时，所处地应力水平加大，隧道或巷道开挖后围岩的变形破坏也更加严重，但传统的锚杆或锚索支护还面临以下问题：①传统锚杆或锚索延伸率较低，难以适应围岩大变形破坏，造成锚杆或锚索破断的现象时有发生，比如锚索延伸率一般在10%以下；②由于在较高地应力环境下，传统锚杆或锚索的受力一般较大，甚至趋于临界极限荷载，但对于现有技术还难以实时掌握现场锚杆或锚索受力的大小，并对其安全状态进行实时评价；③常规与锚杆或锚索配套的螺母、托盘或锁具等构件为多个分离式构件，现场安装工艺较繁琐，安装质量也是参差不齐；④传统锚杆或锚索预应力施加多通过旋紧螺母或直接张拉方式进行施加，存在预应力施加难以定量、施加精度低等不足。针对上述问题，本发明提出了一种可实时显示锚杆或锚索轴力的自锁式让压托盘及操作方法，可予以有效解决。

技术实现要素：

针对传统锚杆或锚索延伸率低、难以适应岩土体大变形破坏、安装工艺繁琐、难以实时测试评价受力状态及安全性、预应力施加精度低等不足，本发明提出了一种可实时显示锚杆或锚索轴力的自锁式让压托盘及操作方法，可实时显示锚杆或锚索轴力大小，提高了预应力施加精度，并可对锚杆或锚索受力安全状态进行实时测试评价，还提高了锚杆或锚索延伸率，实现让压支护效果，同时还精简了现场锚杆或锚索的安装工艺。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：

可实时显示锚杆或锚索轴力的自锁式让压托盘，为一体成型的筒状结构，其包括靠近锚杆或锚索外端侧的外端部位ⅰ和靠近岩土体表面侧的内端部位ⅱ；所述的外端部位ⅰ的外圈表面为柱状面，内圈部位设有锥形槽，锥形槽内部设有锁片；所述的锚杆或锚索依次穿过自锁式让压托盘的外端部位ⅰ与内端部位ⅱ并伸入岩土体内部进行固定安装；所述的内端部位ⅱ的外壁在沿自锁式让压托盘轴向设置为波浪式起伏结构，且在其沿轴向起始处设有测距传感器，可用于量测波浪式起伏结构的长度，波浪式起伏结构的长度与锚杆或锚索的轴力大小相对应；所述的锚杆或锚索的轴力超过自锁式让压托盘承受的某一设定压力值时，可使波浪式起伏结构的长度内缩，以实现让压功能；所述的外端部位ⅰ的外表面处设有显示屏，显示屏与测距传感器相连接，可实时显示自锁式让压托盘的让压量与锚杆或锚索轴力的大小。

进一步地，所述的自锁式让压托盘的材质包括但不限于钢材；

进一步地，所述的内端部位ⅱ的壁厚小于外端部位ⅰ的壁厚；

进一步地，所述的锥形槽的内表面与锁片的外表面倾斜角度一致；所述的锁片通过夹持锚杆或锚索外表面，可实现锚杆或锚索外端部位的固定；

进一步地，所述的波浪式起伏结构的长度与所述的锚杆或锚索的轴力大小之间的对应关系，可通过对自锁式让压托盘开展单轴压缩试验进行试验标定；

进一步地，所述的自锁式让压托盘的让压量等于波浪式起伏结构的初始长度值减去测距传感器的实时量测长度值；

进一步地，所述的测距传感器包括但不限于激光传感器；

进一步地，所述的外端部位ⅰ表面处的显示屏配合设有控制板，可用于测距传感器监测数据与显示屏显示数据的类型转换与输出确定。

本发明还提供了可实时显示锚杆或锚索轴力的自锁式让压托盘的具体操作方法，包括以下步骤：

步骤1：根据工程对象及需求，加工制作出满足设计要求的自锁式让压托盘，并在其中嵌入试验标定得到的波浪式起伏结构长度与锚杆或锚索轴力大小之间的对应关系；

步骤2：将自锁式让压托盘移至工程现场，对需加固的岩土体进行钻孔，并利用锚固材料进行锚杆或锚索在钻孔内部的安装固定；

步骤3：在岩土体钻孔外锚杆或锚索的外端部位安装自锁式让压托盘，并利用锁片进行锚杆或锚索外端部位的初步固定；

步骤4：对自锁式让压托盘的显示屏显示的让压量与锚杆或锚索轴力等数据进行清零；

步骤5：对锚杆或锚索外端进行张拉，以施加预应力，待显示屏显示的锚杆或锚索轴力大小达到预应力设计值时，完成预应力施加；

步骤6：完成自锁式让压托盘的安装，在自锁式让压托盘工作过程中，可实时显示自锁式让压托盘的让压量及锚杆或锚索轴力的大小。

本发明的有益效果为：

1）本发明该种自锁式让压托盘实时显示锚杆或锚索轴力，可使锚杆或锚索预应力施加更精确，同时也可实时掌握现场锚杆或锚索在工作过程中的受力大小及安全状态；

2）本发明该种自锁式让压托盘将常规托盘与锁具合二为一，为一整体性结构，简化了锚杆或锚索的现场安装工艺，同时也提高了锚杆或锚索在岩土体钻孔外端的整体约束强度；

3）本发明该种自锁式让压托盘设有波浪式的起伏结构，可实现自身长度内缩，有效提高了传统锚杆或锚索的延伸率，可自动适应岩土体大变形破坏，并可提供稳定的支护阻力，实现了让压支护的效果；

4）本发明借助测距传感器、显示屏并配合集成电路板等构件，可使锚杆或锚索轴力的测试更精确，可满足不同等级及不同种类的工程要求。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明实施例自锁式让压托盘顶部俯视视角的三维剖视效果图；

图2为本发明实施例自锁式让压托盘底部仰视视角的三维剖视效果图；

图3为本发明实施例自锁式让压托盘安装完毕后的竖向中心剖面结构示意图；

其中：1-锚杆或锚索；2-外端部位ⅰ；3-内端部位ⅱ；4-锁片；5-岩土体；6-测距传感器；7-显示屏。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，针对传统锚杆或锚索延伸率低、难以适应岩土体大变形破坏、安装工艺繁琐、难以实时测试评价受力状态及安全性、预应力施加精度低等不足，本发明提出了一种可实时显示锚杆或锚索轴力的自锁式让压托盘及操作方法，可实时显示锚杆或锚索轴力大小，提高了预应力施加精度，并可对锚杆或锚索受力安全状态进行实时测试评价，还提高了锚杆或锚索延伸率，实现让压支护效果，同时还精简了现场锚杆或锚索的安装工艺。以一种可实时显示锚杆或锚索轴力的自锁式让压托盘的具体结构及操作方法为例，下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

如图1、2、3所示，可实时显示锚杆或锚索1轴力的自锁式让压托盘，为一体成型的筒状结构，其包括靠近锚杆或锚索1外端侧的外端部位ⅰ2和靠近岩土体表面侧的内端部位ⅱ3；所述的外端部位ⅰ2的外圈表面为柱状面，内圈部位设有锥形槽，锥形槽内部设有锁片4；所述的锚杆或锚索1依次穿过自锁式让压托盘的外端部位ⅰ2与内端部位ⅱ3并伸入岩土体5内部进行固定安装；所述的内端部位ⅱ3的外壁在沿自锁式让压托盘轴向设置为波浪式起伏结构，且在其沿轴向起始处设有测距传感器6，可用于量测波浪式起伏结构的长度，波浪式起伏结构的长度与锚杆或锚索1的轴力大小相对应；所述的锚杆或锚索1的轴力超过自锁式让压托盘承受的某一设定压力值时，可使波浪式起伏结构的长度内缩，以实现让压功能；所述的外端部位ⅰ2的外表面处设有显示屏7，显示屏7与测距传感器6相连接，可实时显示自锁式让压托盘的让压量与锚杆或锚索1轴力的大小。本发明该种自锁式让压托盘通过实时显示锚杆或锚索1轴力，可使锚杆或锚索1预应力施加更精确，同时也可实时掌握现场锚杆或锚索1在工作过程中的受力大小及安全状态。同时，通过设有波浪式的起伏结构，可实现自身长度内缩，有效提高了传统锚杆或锚索1的延伸率，可自动适应岩土体5的大变形破坏，并可提供稳定的支护阻力，实现了让压支护的效果，有效避免了锚杆或锚索1的过早屈服破断。

进一步地，所述的自锁式让压托盘的材质为钢材。

进一步地，所述的内端部位ⅱ3的壁厚小于外端部位ⅰ2的壁厚，从而可保证在锚杆或锚索1轴力达到某一设定值时，内端部位ⅱ3可实现内缩，而外端部位ⅰ2长度可保持不变。

进一步地，所述的锥形槽的内表面与锁片4的外表面倾斜角度一致；所述的锁片4通过夹持锚杆或锚索1外表面，可实现锚杆或锚索1外端部位的固定。

进一步地，所述的波浪式起伏结构的长度与所述的锚杆或锚索1的轴力大小之间的对应关系，可通过对自锁式让压托盘开展单轴压缩试验进行试验标定；具体地，根据单轴压缩试验过程可得到自锁式让压托盘承受压力与波浪式起伏结构长度的变化曲线，同时自锁式让压托盘承受压力也代表了现场锚杆或锚索1轴力的大小，进而可建立两者之间对应关系。

进一步地，所述的自锁式让压托盘的让压量等于波浪式起伏结构的初始长度值减去测距传感器6的实时量测长度值。

进一步地，所述的测距传感器6为激光传感器，此类传感器对于距离的量测精度较高，可满足不同等级的工程需要。

进一步地，所述的外端部位ⅰ2表面处的显示屏7配合设有控制板，可用于测距传感器6监测数据与显示屏7显示数据的类型转换与输出确定。通过利用测距传感器6、显示屏7并配合控制板等构件，可使锚杆或锚索1轴力的测试更精确，可满足不同等级及不同种类的工程要求。

采用所述的可实时显示锚杆或锚索1轴力的自锁式让压托盘，在实际工程应用中，可遵循以下操作方法流程：

步骤1：根据工程对象及需求，加工制作出满足设计要求的自锁式让压托盘，并在其中嵌入试验标定得到的波浪式起伏结构长度与锚杆或锚索1轴力大小之间的对应关系；

步骤2：将自锁式让压托盘移至工程现场，对需加固的岩土体5进行钻孔，并利用锚固材料进行锚杆或锚索1在钻孔内部的安装固定；

步骤3：在岩土体钻孔外锚杆或锚索1的外端部位安装自锁式让压托盘，并利用锁片进行锚杆或锚索外端部位的初步固定；

步骤4：对自锁式让压托盘的显示屏7显示的让压量与锚杆或锚索1轴力等数据进行清零；

步骤5：对锚杆或锚索1外端进行张拉，以施加预应力，待显示屏7显示的锚杆或锚索1轴力大小达到预应力设计值时，完成预应力施加；

步骤6：完成自锁式让压托盘的安装，在自锁式让压托盘工作过程中，可实时显示自锁式让压托盘的让压量及锚杆或锚索1轴力的大小。

本发明该种自锁式让压托盘将常规托盘与锁具合二为一，为一整体性结构，简化了锚杆或锚索1的现场安装工艺，同时也提高了锚杆或锚索1在岩土体5钻孔外端的整体约束强度。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。