光纤光栅技术在锚杆切向载荷监测中的应用研究

"基于光纤光栅技术的锚杆切向载荷定量测试研究" 本文主要探讨了如何使用光纤光栅技术来实现对锚杆切向载荷的精确测试，以提高巷道支护的安全性和稳定性。锚杆在煤矿巷道支护中起着至关重要的作用，其承载能力直接影响巷道的安全使用和围岩的稳定性。传统的锚杆载荷测试方法，如钢弦式、电阻应变式和液压枕式等，存在长期监测能力不足、适应性和精度不理想等问题。 光纤Bragg光栅（FBG）传感器因其小型化、轻量化、耐腐蚀、抗电磁干扰、高精度和安全性，成为理想的锚杆监测工具。文章提出了一个创新的传感器布置方案，即在锚杆截面上沿120°角布置3根光纤光栅串，这样能够全面地检测锚杆因切向载荷引起的应变，从而准确计算出切向载荷。 在实施过程中，首先在锚杆表面沿轴向切割3条浅槽，将光纤光栅串嵌入其中，并用环氧AB胶固定和密封，确保传感器与锚杆紧密贴合且得到保护。为了确定每根光纤光栅串上所需的光纤光栅数量，需要分析锚杆可能承受的切向力及其分布位置。通常，锚杆受切向力的情况多发生在岩层之间的相互作用。 通过对光纤光栅传感器收集到的数据进行分析，可以构建合理的力学模型，解析出锚杆各部位的应变状态，进而计算出具体的切向载荷值。这种方法不仅能够实时监测锚杆的受力情况，而且提高了监测的精度和可靠性，对于提升巷道支护工程的安全性能具有重要意义。 此外，文章还强调了光纤光栅传感器布置的灵活性，可以根据实际工况调整传感器的数量和位置，以适应不同巷道和地质条件下的监测需求。这种方法的实施，为未来巷道支护领域的监测技术提供了新的思路和发展方向。