锚杆锚固技术目前已经成为矿井、边坡、隧道等工程中的一项关键技术,尤其在煤矿连续采动的作用下,锚杆所处特殊的工况条件,其受力状态异常复杂,使得对锚固系统的受力状态的安全检测变得相当困难。光纤光栅传感技术有其独特的性能及广阔的应用前景,借助该技术检测锚杆锚固质量,探索适合于锚杆的光纤光栅检测方法,对于提高人们对锚杆锚固机理及变形破坏机理的认识具有非常重要的现实意义。由锚杆锚固机理出发,以光纤光栅传感特性及其在锚杆锚固工程中的作用原理为理论根据,分析光纤光栅锚杆检测系统在锚固质量检测中的可行性。通过对设计光纤光栅锚杆检测实验,验证了光栅波长的变化幅度与锚杆承载力的影响参数即黏结强度之间的关系,表明光纤光栅具有良好的测试性能。采用一种新传感器,即基于光纤光栅的端部锚杆测力传感器,该传感器主要由在环形弹性体壁上均匀布置多个光纤光栅,同时在锚杆杆身布设传感器,最后将多个FBG串接在同一根传导光纤上通过它将波长信号传出。根据光纤光栅的受力特性,进行了相似模拟实验及相关的性能实验,得出光纤光栅波长漂移量随载荷的变化关系。通过两次不同配比实验分析发现在不同的锚固系统黏结强度下光纤光栅锚杆检测系统的波长变化幅度有明显的增大趋势。拉拔实验表明,采用光纤光栅测试的精度与传统应变片测试精度相当。该检测系统能够用于煤矿锚杆检测,为实现巷道的安全维护提供科学保障。
