1.一种自扩式预警锚杆,其特征在于:包括锚杆主体(1)、套筒(2),所述锚杆主体(1)贯穿套筒(2),所述锚杆主体(1)上设置温度感应片(3),所述锚杆主体(1)的外表面上设置保温层(4);所述套筒(2)内壁上设置土体含水量感应器(5)、土体位移计(6)和土体膨胀率感应器(7),所述土体含水量感应器(5)、土体位移计(6)、土体膨胀率感应器(7)通过信号发射线(8)与远端信号接收和分析系统(9)相连;所述锚杆主体(1)与钻头(10)相连,所述钻头(10)上设置钻头固定块(11)、弹簧(12)和自扩装置(13),所述弹簧(12)初始处于拉伸状态,所述弹簧(12)一端与钻头固定块(11)相连,另一端与套筒(2)相连;所述自扩装置(13)的一端与钻头固定块铰接,另一端与套筒(2)相连;所述钻头(10)受土体挤压能够使弹簧(12)收缩,带动并打开自扩装置(13);
所述套筒(2)内表面设置等间距的端口,所述土体含水量感应器(5)、土体位移计(6)和土体膨胀率感应器(7)依次放置在端口内,并通过微型弹簧与套筒(2)内的导线相连;
所述微型弹簧初始处于压缩状态;
所述微型弹簧收到远端信号接收和分析系统(9)传来的指示时,由压缩转为弹开,将土体含水量感应器(5)、土体位移计(6)和土体膨胀率感应器(7)弹射至土体内部,测量并收集土体参数;
所述远端信号接收和分析系统(9)根据温度感应片(3)传输的温度数据决定是否弹射土体含水量感应器(5)、土体位移计(6)、土体膨胀率感应器(7);
当温度感应片(3)所得温度的平均值不超过预警值时,向锚杆主体(1)、套筒(2)之间的空隙注满灌浆,在锚杆主体(1)尾部安装螺母(14),拧紧,完成施工;
当温度感应片(3)所得温度的平均值超过预警值时,远端信号接收和分析系统(9)发射信号控制土体含水量感应器(5)、土体位移计(6)、土体膨胀率感应器(7)对周围土体参数进行监测,当三者数值都处于标准值范围之内时,预警解除,向锚杆主体(1)、套筒(2)之间的空隙注满灌浆,在锚杆主体(1)尾部安装螺母(14),拧紧,完成施工;
当任一数值超出标准值范围时,说明边坡周围土体不稳定,远端信号接收和分析系统(9)将做出预警并重点标记,提醒操作系统人员及时反应并作出应对,此时系统将进一步提高土体含水量感应器(5)、土体位移计(6)、土体膨胀率感应器(7)的弹射力度,提升其在土体内部深度。
2.根据权利要求1所述的一种自扩式预警锚杆,其特征在于:所述自扩装置(13)包括平衡杆(131)和自扩杆(132),所述平衡杆(131)的一端与钻头固定块(11)铰接,另一端与自扩杆(132)铰接,所述自扩杆(132)与套筒(2)相连。
3.根据权利要求1所述的一种自扩式预警锚杆,其特征在于:所述套筒(2)内自下而上依次为土体含水量感应器(5)、土体位移计(6)、土体膨胀率感应器(7)。
4.根据权利要求1所述的一种自扩式预警锚杆,其特征在于:所述锚杆主体(1)远离钻头(10)的一端设置螺母(14)。
5.根据权利要求1 4任一项所述的一种自扩式预警锚杆的施工方法,其特征在于,包括~
以下步骤:
a、钻设锚孔并对其内部进行清理;
b、将套筒(2)插入锚孔中,让弹簧(12)初始处于拉伸状态,将锚杆主体(1)穿过套筒(2)内部,同时用力将钻头(10)顶入土体内部,处于收缩状态的自扩装置(13)会扩张并深深扎入土体;
c、远端信号接收和分析系统(9)根据温度感应片(3)传输的温度数据决定是否弹射土体含水量感应器(5)、土体位移计(6)、土体膨胀率感应器(7);
d、当温度感应片(3)所得温度的平均值不超过预警值时,向锚杆主体(1)、套筒(2)之间的空隙注满灌浆,在锚杆主体(1)尾部安装螺母(14),拧紧,完成施工;
e、当温度感应片(3)所得温度的平均值超过预警值时,远端信号接收和分析系统(9)发射信号控制土体含水量感应器(5)、土体位移计(6)、土体膨胀率感应器(7)对周围土体参数进行监测,当三者数值都处于标准值范围之内时,预警解除,向锚杆主体(1)、套筒(2)之间的空隙注满灌浆,在锚杆主体(1)尾部安装螺母(14),拧紧,完成施工。
6.根据权利要求1 4任一项所述的一种自扩式预警锚杆的预警方法,其特征在于,包括~
以下步骤:
步骤一,通过温度感应片(3)监测土体温度,将所测数据传输至远端信号接收和分析系统(9),计算土体温度的平均值;
步骤二,远端信号接收和分析系统(9)将温度的平均值与预置的预警温度进行大小判定,当所得温度的平均值超过预警值时,弹射土体含水量感应器(5)、土体位移计(6)、土体膨胀率感应器(7),对边坡内部土体进行土体含水量、土体位移、土体膨胀率测量;
步骤三,依次将土体含水量、土体位移和土体膨胀率与系统内部所设标准值进行比较,当三者数值都处于标准值范围之内时,预警解除;当任一数值超出标准值范围时,说明边坡周围土体不稳定,远端信号接收和分析系统(9)将做出预警并重点标记,提醒操作系统人员及时反应并作出应对,此时系统将进一步提高土体含水量感应器(5)、土体位移计(6)、土体膨胀率感应器(7)的弹射力度,提升其在土体内部深度。