基于光纤光栅测试的全长锚固锚杆实验研究

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锚杆支护是目前井巷工程中应用最为广泛的一种支护方式。但是由于锚杆受力状态的复杂性,使得锚杆在支护过程中的应力应变测试很困难。本论文以锚杆受力分析和光纤光栅特性分析为理论基础,研究了光纤光栅传感技术对锚杆应力应变的测试应用,为锚杆支护提供一种新的监测方法。 在借鉴前人的成果上,首先从理论上分析了张拉载荷下全长锚固锚杆杆体形变过程,分析出轴力与锚固深度成指数函数递减的关系;剪应力的分布范围因介质弹性模量的增大而减小等。为实验分析提出了理论依据。 光纤光栅传感器是近年来新兴起来的一种传感器。在光纤光栅传输理论的基础上,分析了光纤光栅轴向应变与轴向力传感特性。并提出了光纤光栅锚杆监测系统,分析了系统原理。 在理论分析的基础上,本论文针对封装有光纤光栅的全长锚固金属锚杆做了对比拉拔实验,测试杆体在不同介质拉拔中的形变过程。并利用数值分析的方法对实验结果进行了分析,实验可信度比较高,但也存在一定误差。实验表明:将光纤光栅粘贴在金属锚杆表面对锚杆进行受力监测是可行的,实验结果与理论分析十分吻合。
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