Materiały konferencyjne SEP 2024

niu granicy tej wartości czujnik światłowodowy ulegnie uszkodzeniu, a więc kotew pomiarowa, której jest on częścią, przestaje spełniać swoje zadanie. 2. ZAŁOŻENIA PROJEKTOWE. Celem przewodnim dla działań podjętych w roku 2018 było opracowanie takiej konstrukcji kotwi przeznaczonej do mo- nitorowania mas skalnych, która wyposażona w czujniki światłowodowe z siatką Bragga umożliwi pracę systemu pomiarowego przy większych odkształceniach pręta kotwiowego (w całym zakresie sprężystym), a nawet w całym zakre- sie nośności kotwy wynoszącej do 300kN (na przykładzie kotwi prętowej o średnicy Ø22). Finalnym efektem badań i testów było opracowanie kotwy FORBS zbudowanej z pręta kotwiowego Ø22x2500[mm] z naciętym wzdłuż zewnętrznej powierzchni przynajmniej jednym rowkiem i osadzonym w nim na stałe czujni- kiem światłowodowym wyposażonym w punkty pomiarowe w postaci siatek Bragga równomiernie rozmieszczone na jego długości. Najistotniejszą zmianą w stosunku do istniejących rozwiązań pomiarowych prezentowanych w litera- turze było wykonanie pojedynczego rowka o jak najmniejszych wymiarach i przebiegu ciągłym krzywoliniowym na całej długości kotwi, na dnie którego umieszczono czujnik światłowodowy. W podstawowym wykonaniu kotew posiada tylko jeden rowek z czujnikiem światłowodowym, z przebiegiem na prę- cie kotwiowym na podobieństwo rowka śrubowego gwintu walcowego o skoku zwoju w zakresie od 0,025[m] do 0,075[m]. Istnieje możliwość wykonania na kotwi więcej niż jednego rowka z czujnikiem światłowodowym w każdym z nich, gdzie każdy będzie o przebiegu na podobieństwo rowka śrubowego gwintu walcowego wielokrotnego o skoku zwoju każdego z nich z zakresu od 0,025[m] do 0,075[m]. Zgodnie z powyższym, najlepsze rezultaty pomiarowe uzyskuje się, gdy rowki z czujnikami światłowodowymi przebie- gają na pręcie kotwiowym na podobieństwo rowków śrubowych gwintu walcowego dwukrotnego. Zasadniczą zaletą kotwi pomiarowej FORBS jest zapewnienie większego wydłużenia liniowego pręta kotwiowego przy ograniczonym oddziaływaniu tego wydłużenia na wklejony w rowek na zewnętrznej powierzchni pręta kotwiowego czuj- nik światłowodowy. Dzięki skonfigurowaniu czujnika światłowodowego wzdłuż linii śrubowej, wydłużenie liniowe pręta kotwiowego powoduje wydłużenie czujnika światłowodowego o wartość składowej równoległej do osi wydłużenia. To zaś przekłada się na zwiększenie zakresu pomiarowego kotwi w stosunku do kotwi z prostoliniowymi rowkami wyposażo- nymi w czujniki światłowodowe. Wykonanie kilku rowków na podobieństwo każdego z nich do rowka śrubowego gwintu walcowego wielokrotnego, uzbrojonych w czujniki światłowodowe z siatkami Bragga na pręcie kotwiowym, daje możliwość zwielokrotnienia wska- zań zmiany odkształcenia i utrzymanie normalnego działania kotwi, nawet w przypadku uszkodzenia któregoś z pozosta- łych czujników światłowodowych. Dodatkową zaletą takiego rozwiązania jest zagęszczenie punktów pomiarowych, wynikające ze wzajemnego usytuowa- nia na czujnikach światłowodowych sensorów w postaci siatek Bragga z przesunięciem skoku zwojów względem siebie. Rys. 1. Kotew pomiarowa FORBS z jednym rowkiem i jednym czujnikiem światłowodowym. Fig. 1. FORBS measuring anchor with one groove and one fiber optic sensor. Rys. 2. Widok kotwi pomiarowej FORBS z dwoma rowkami spiralnymi. Fig. 2. View of the FORBS measuring anchor with two spiral grooves. Zgodnie z powyższym, rysunek nr 1 przedstawia kotew (1) zbudowana z pręta kotwiowego (2), na której powierzchni zewnętrznej (3) wykonany jest rowek (4), wewnątrz którego za pomocą kleju (5) zamocowany jest na trwale czujnik świa- tłowodowy (6) wyposażony w siatki Bragga rozmieszczone na jego długości. Sensory w postaci siatek Bragga skon- struowane są na rdzeniu światłowodu jednomodowego 9/125/250µm. Rowek (4) ma zarys przestrzenny linii śrubowej, opisanej na tworzącej walcowej, przy czym skok (S) zwoju wynosi 0,05[m]. Rowek (4) wykonany jest jako prawoskrętny, przy czym dla pręta kotwiowego (2) wykonanego ze stali o pod- wyższonej wytrzymałości na rozciąganie nie mniejszej niż 600MPa i o średnicy rdzenia zbliżonej do Ø0,022[m] ma on