光纤光栅测力锚杆的标定试验

基于光纤光栅传感原理及受力传感特性,设计了一种光纤光栅测力锚杆。在力学分析的基础上,确定了锚杆轴力与光纤光栅中心波长的数学关系,并进行相关力学标定试验。试验结果表明,光纤光栅中心波长偏移量与载荷之间具有良好的线性关系,线性度高达0.994 5,测量精度较高;光纤光栅传感器应力灵敏度系数为0.013 2 nm/k N,和理论分析情况基本一致;从试验分析可以得出,利用光纤光栅传感技术对锚杆工作状态进行监测是可行的。     

全长锚固锚杆的光纤光栅实验研究

在分析传统锚杆监测系统的缺点和光纤光栅传感技术的优点的基础上,通过对全长锚固锚杆的受力分析,设计了一套新的光纤光栅锚杆监测系统.采用相似材料模拟试验手段,对全长锚固锚杆做了拉拔实验及分析,验证了光纤光栅锚杆监测系统的可行性.     

新型光纤光栅锚杆测力计及应用

根据光纤光栅传感原理研制了一种新型的光纤光栅锚杆测力计,并在实验室对该测力计进行了加载和卸载试验,试验与理论分析结果表明,该测力计结构简单、安装方便、可重复使用、易于保护和维修,测试精度稳定,信号传输距离远,为锚杆支护质量的长期在线监测提供了一种有效的手段,应用前景广阔。     

光纤光栅传感技术在锚杆测力计上的应用

根据光纤光栅传感原理研制了一种新型的光纤光栅锚杆测力计,并在实验室对该测力计进行了加载和卸载试验,试验与理论及应用分析结果表明,该测力计结构简单、安装方便、可重复使用、易于保护和维修,可用于对锚杆应力进行分析和长期监测,且具有很高的测试精度,长期稳定性好,信号传输距离远,给锚杆支护质量的长期在线监测提供了一种可靠有效的手段,具有极大的推广应用前景。     

弹性状态下全长黏结型纤维筋锚杆锚固性能的能量算法

纤维增强塑料筋锚杆通过全长黏结的方式应用于隧道、矿山巷道的支护,具有广阔前景。从能量角度出发,考虑锚固段剪切-滑移刚度沿轴向的变化,结合受力平衡方程和变形协调方程,在最小势能和边界条件的约束下,通过离散迭代求解弹性状态下全长黏结型纤维筋锚杆在不同荷载、不同长度下轴向应力、侧阻力和相对滑移的分布演化规律,并探讨开挖面空间效应的影响。所得理论计算结果与实际工程所测得的规律和趋势相符,可为全长黏结型纤维增强塑料筋锚杆锚固系统的分析和设计提供参考和借鉴。     

温度补偿的井下光纤光栅锚杆受力动态监测技术研究

目前煤矿井下全长锚固锚杆受力信息监测存在反馈滞后问题,而且精度较差,温度变化对测力传感器有较大影响,针对这些问题,提出建立温度补偿的基于光纤光栅传感技术的井下锚杆受力动态监测系统。基于光纤Bragg光栅传感原理与技术,通过实验室力学标定试验,建立光纤光栅反射波波长与锚杆轴向应力、温度的物理关系,构建光纤光栅测力锚杆受力动态监测系统,并在塔山矿进行井下光纤Bragg光栅测力锚杆受力动态监测试验。试验结果表明,该光纤Bragg光栅反射波波长偏移量呈高度线性关系,相关系数达0.99,光纤光栅测力具备高测量精度。但与此同时,光纤Bragg光栅反射波波长对温度变化敏感,温度每升高1℃,光纤Bragg光栅波长大约增加59pm,故井下锚杆动态监测系统中应考虑地温变化对应力监测的影响,需要布置温度补偿锚杆。该锚杆受力动态监测系统通过测试表明,它可实现锚杆工作状态的高精度动态监测,并为锚固支护参数的动态优化控制提供依据。     

基于温度补偿的光纤光栅井下锚杆受力动态监测技术

基于光纤Bragg光栅传感原理与技术,通过实验室力学标定试验建立光纤光栅反射波波长与锚杆轴向应力、温度的物理关系,构建基于温度补偿的光纤光栅测力锚杆受力动态监测技术;并在塔山矿进行井下光纤Bragg光栅测力锚杆受力动态监测试验。试验结果表明,光纤Bragg光栅反射波波长偏移量呈高度线性关系,相关系数达0.99,光纤光栅测力具备高测量精度;但与此同时,光纤Bragg光栅反射波波长对温度变化敏感,温度每升高1℃,光纤Bragg光栅波长大约增加59 pm。基于温度补偿的光纤Bragg光栅井下锚杆受力动态监测系统可实现锚杆工作状态的高精度动态监测。     

基于光纤光栅拉拔实验锚杆应力分布研究

为了检测锚杆的应力分布状态,采用光纤光栅传感技术搭建了锚杆支护质量的长期在线监测系统。在实验室模拟巷道中锚杆的受力过程,进行了锚杆拉拔试验。在试验中用光纤布拉格光栅检测锚杆应变,利用高斯函数对锚杆杆体上应变的实测数据进行拟合,得到锚杆的轴力和剪应力分布情况。试验结果表明:用光纤布拉格光栅技术检测锚杆的应力应变具有可行性;高斯函数可以准确地拟合全锚锚杆的轴力;高斯函数的拟合参数t与岩体对锚杆的握裹程度有关,它变化方向的转折表明了杆-岩界面状态的转变,岩体对杆体的握裹能力开始降低。研究结果为锚杆锚固质量的在线检测提供了一种手段。     

新型光纤光栅测力锚杆在沙曲矿14301轨道巷检测项目的应用

本文针对现有光纤光栅测力锚杆所存在的锚杆应变相对于光纤光栅来说过大而造成光纤光栅被拉断或者测量结果不准确缺陷,通过分析光纤光栅测力计的工作原理,对现存矿用光纤光栅测力锚杆进行减敏设计和改进。通过工业性实践表明,新型的光纤光栅能够较精准的检测锚杆支护数据,达到了预期的效果。     

带有温度补偿的光纤光栅锚杆测力计设计

分析了光纤光栅的温度应变交叉敏感的机理,设计并制作了一种基于油缸传递式的光纤Bragg光栅锚杆测力计,使用参考光栅进行温度补偿,解决了交叉敏感问题带来的影响.试验结果表明,10 ℃时温度补偿光栅中心波长λT=1 527.954 nm,压力传感光栅中心波长λS=1 529.526nm,传感光栅和温度补偿光栅的温度敏感系数之比K=2.495 1,该测力计工作压力3～15 MPa,通过参考光栅消除温度影响,能够实现精确测量,并且具有很好的线性度.     

矿井突水模型试验中光纤传感器的研制及其应用

针对突水模型试验中对传感器的特殊要求,基于光纤布拉格光栅(FBG)技术,研制了新型的光纤光栅位移、应力、渗压和温度传感器。所研制的光纤光栅传感器不仅体积小、精度高,而且性能稳定、读数可靠,完全满足突水条件下实时采集数据的要求。在矿井突水模型试验中,将各传感器预埋于模型内部关键位置,成功地实现了对突水过程多场信息的实时监测。试验结果揭示了矿井突水前兆特征,说明了新型光纤传感器在突水模型试验中的有效性和可行性。     

FBG传感技术在矿山地压监测中的应用

在分析光纤Bragg光栅传感(FBG)原理的基础上,提出基于FBG的地压监测系统。在承德铜兴矿业有限责任公司建立该地压监测系统,实时监测岩体的位移和压力变化。监测结果表明,FBG传感技术可有效监测岩体位移和压力变化,可靠性和稳定性较好,具有广阔的应用前景。     

光纤光栅监测系统在钻井井壁健康监测中的设计与应用

钻井井壁在下沉阶段一直受水侵入和电磁干扰,且每节井壁下沉是一“瞬间”过程,常规测试技术很难满足这一工程要求.引入新型光纤光栅传感器对某钻井井壁进行监测,介绍了光纤光栅监测方案设计与施工情况.数据分析并与理论值比较表明:监测数据准确、稳定、可靠,监测数据与理论值吻合较好,该类传感器对水侵入有良好适应性,不受电磁干扰.光纤光栅监测系统及时、准确地反映了钻井井壁的实际受力变形情况.     

气动锚杆钻机玻璃钢支腿的制作和稳定性计算

本文介绍气动锚杆钻机玻璃钢支腿的制作,并建立其稳定性计算的数学模型,为优化锚杆钻机支腿的设计提供科学依据。     

基于电力系统监测的光纤光栅传感器采集装置研究

研制了1台基于FPGA的光纤光栅传感器采集装置,该装置采用掺饵光纤放大器（EDFA）,结合可调谐F-P滤波器产生稳定波长扫描光,利用质心法对光纤布拉格光栅（FBG）反射波谱进行寻峰处理,装置最终可以实现16个通道同时采样,测量范围为1 525~1 565 nm。实验结果表明,该装置具有良好的稳定性和测量精度,可以满足电力行业的工程需求。     

Bond strength of cement grouted glass fibre reinforced plastic (GFRP) anchor bolts

Fibre reinforced plastic (FRP) has recently been introduced in the market in the form of bars for grouted anchor bolts. The resistance to corrosion and chemical attacks, high strength-to-weight ratio, low electromagnetic properties and ease in handling of these bars make them a better alternative to steel in some applications of grouted anchor bolts. However, to fully utilise FRP bars as tendons for cement grouted anchors, some aspects of their behaviour have to be determined, including load carrying capacity, bond strength in cement grout, long-term strength and durability in alkaline environments. In this paper, the load carrying capacity and bond strength of cement grouted glass fibre reinforced plastic (GFRP) anchor bolts are discussed in comparison with steel anchor bolts. The results of laboratory and field pull-out tests of GFRP and steel bars anchored with cement grout are presented. The pull-out tests were conducted on four types of GFRP bars and two types of steel bars installed in concrete blocks and rock mass. The experimental results have shown that the bond strength of GFRP bar anchor bolts is close to that of steel bar anchor bolts. The slip at failure of GFRP bars relative to the cement grout is greater than that of steel bars, mainly due to their low modulus of elasticity.     

锦屏一级水电站地下厂房系统对穿预应力锚索孔孔斜控制施工技术

锦屏一级水电站地下厂房洞室主机间、主变室、母线洞等洞室系统的边墙、蚀变岩段和较大断层采用了对穿预应力锚索加强支护。在对穿预应力锚杆的施工过程中,根据不同的地质地层段,采取严格的孔斜控制措施,并不断地改进控制方法,基本解决了对穿预应力锚索造孔孔斜控制的技术问题,满足了设计技术要求,积累了对穿预应力锚索孔斜控制施工经验。     

施工期钻井井壁混凝土应变实测分析

介绍了温家庄铁矿副井钻井井壁施工期间井壁混凝土应变光纤光栅实测方案,分析了混凝土应变变化规律,结果表明：施工期井壁混凝土以受压为主,环向应变大于竖向应变,应变变化阶段与施工工序相对应。漂浮下沉阶段混凝土应变呈现“双线性”特点,实测应变与导出公式计算值相吻合;增加配重水阶段环向压应变减小而竖向压应变略有增加;首次注浆阶段压应变显著减小,个别出现拉应变;后3次注浆阶段压应变先增加后减小,环向应变变化大于竖向应变;抽排配重水阶段环向压应变显著增加,竖向应变变化不大;二次补注浆阶段压应变先增加后减小,但幅度较前述注浆时有所减小。     

Theoretical and experimental study on fiber Bragg grating sensing of rock strata settlement deformation

Based on the theory of fiber Bragg grating sensing, and using a 2 m plane stress material model of the simulation experiment, the wavelength shift regulations of fiber Bragg gratings under rock settlement deformation conditions were got, which provided reliable basis for the design of the wavelength bandwidth of sensing gratings. The wavelength increase when the rock layers are under tension, and decrease under compression. Compressive strain sensitivity is bigger than tensile strain sensitivity when the load is lower. However compressive strain sensitivity is smaller than tensile strain sensitivity when the load is higher. Experimental result coincides well with theory. The wavelength bandwidth of two neighboring fiber Bragg gratings of the gratings used for monitoring the deformation of rock layer should be no less than 6 nm. An effective new approach for detecting the deformation of rock settlement with fiber Bragg gratings is provided. Supported by the National Natural Science Foundation of China(50775060)     

光纤光栅传感器在冻结立井施工监测中的应用

 立井的安全在矿井建设中尤为重要,因此对其安全性监测显得必不可少。采用光纤光栅传感器对内蒙古鄂尔多斯某冻结井筒进行了监测,监测内容包括井壁钢筋轴力、混凝土应变和井壁温度,在实际监测过程中充分体现了光纤光栅传感器具有的高精度测量、分布式测量的优点。最后对监测结果进行了分析,得出了一些有用的结论,同时表明利用光纤光栅传感器监测冻结井筒具有很好的效果。