内嵌光纤复合纤维增强树脂智能锚杆

【摘要】：锚杆内力分布监测技术一直是岩土锚固工程中非常关键且亟待提高的一项技术。本文将全尺度布里渊分布式及局部高精度光纤光栅共线传感技术融合到纤维增强树脂(FRP),分别研制开发了具有自感知功能的FRP智能锚杆和内嵌钢绞线的FRP智能锚杆,并对其锚固特性进行了系统研究。该智能锚杆为岩土锚固工程支护结构提供全尺度分布式和局部关键点的准分布式内力分布信息,可以直接给出安全评价和施工过程判断,为锚杆的工作安全状态提供一种长期、稳定、可靠的监测手段。其主要研究内容如下: 首先,介绍了光纤布拉格光栅传感技术与分布式光纤布里渊传感技术及其共线技术,将其与FRP复合,研制出了内嵌光纤复合FRP智能锚杆,并对其力学与感知性能进行了研究。 其次,通过锚固拉拔实验对智能锚杆的工作性能进行了研究。通过全长锚固、带缺陷锚固及锚固后注水等工况试验,验证了智能锚杆能够实现了沿锚杆全长应变的分布式测量和关键热点位置的高精度准确定量测量,对比研究了智能锚杆对于结构损伤定位的高敏感性与高精确性。 本文还研制了内嵌钢绞线的FRP智能锚杆,并对其进行了锚固拉拔试验研究,验证了此智能锚杆可以通过布里渊分布式测试技术精确给出锚杆应变沿锚杆全长的全尺度监测。 通过上述研究,实现了锚固工程中锚杆全长受力的分布式监测、关键点的准分布式监测和损伤定位,同时解决了传感器的耐久性问题,避免了钢锚杆耐锈蚀性差的困扰,为岩土锚固工程安全评定提供了直接、可靠的技术支持。