[發明專利]一種能實現高滲壓模型試驗內部位移傳遞和密封的裝置

無效

• 申請號: 200910079783.6
• 申請日: 2009-03-11
• 公開（公告）號: CN101504271A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 李仲奎;王愛民;張明;付圣堯;程麗娟
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 朱 琨

技術領域

本發明屬于試驗儀器技術領域，特別是提供了一種用于高滲壓下模型試驗內部位移量測的位移傳遞和密封裝置。適用于在同時模擬高滲透水壓和地應力條件下的地質力學模型試驗中，采用普通位移傳感器對模型內部變形和位移場的量測。

技術背景

地質力學模型試驗，是一種從力學理論出發，根據一定的相似原理，采用試驗的手段研究特定工程地質條件對工程的影響的方法。它與普通結構模型試驗的區別在于，這種試驗不僅需要模擬建筑物，還需要在模型中模擬建筑物基巖或圍巖的重力以及地質構造，包括巖體中的斷層、破碎帶、軟弱夾層、節理和裂隙等，盡可能體現出巖體非均勻等向、非彈性及非連續、多裂隙體的巖石力學特征；同時在模型的幾何尺寸、邊界條件及作用荷載、模型材料的容重、強度和變形特性等方面滿足相似理論的前提下，盡可能使模型符合實際情況，從而研究圍巖或基巖的穩定條件、變形狀態及其對建筑物的影響。

地質力學物理模型試驗在水利工程尤其是巖土和地下工程科學研究中占有重要地位。但是，由于試驗技術的難度極大，地下洞室群三維地質力學模型試驗在國內外幾乎空白，近幾年才有所進展。水利水電工程結構，尤其是地下結構受力復雜。高地應力、高滲透壓力條件下的地下廠房和隧道開挖，成為水電工程施工難題，也是巖石力學領域研究的熱點問題。采用地質力學模型試驗方法對這類問題進行研究的過程中，也遇到了高滲透水壓作用條件下進行模型內部位移場量測的難題。在沒有水壓作用時，模型內部位移可以采用位移傳遞桿穿過護管和試驗臺上的孔洞傳遞到模型外部，再利用普通位移傳感器進行測量。但在模型內具有高滲透水壓時，這種方法就不行了，滲流會沿護管和孔洞外泄，破壞滲流場分布，使試驗無法進行。如果采用耐滲壓的位移傳感器，則不但成本大為增加，還增加了安裝和維護的困難。本發明就是在這個背景下提出的。

發明內容

本發明的目的在于不破壞滲流場分布，利用普通的位移傳感器在有高滲透水壓的條件下進行位移測量。

通常情況下，普通的位移傳感器在進行測量的時候是用剛性的位移傳遞桿將測點與傳感器連接起來，傳感器一般固定在試驗臺外側的某個不動點上，這樣測出來的位移就是測點的絕對位移。采集器將傳感器所測到的位移數據定時采集并存在電腦里面。在測量過程中，位移傳遞桿是需要能自由移動的，否則位移的測量值為零。但是，在試驗臺內部充滿高滲透水壓的時候，位移傳遞桿穿過試驗臺的側壁而且能自由移動就要求側壁的開孔足夠大，而這就不可避免地會引起滲水，破壞滲流場的分布，導致試驗結果出現嚴重偏差。而防水的位移傳感器相對于普通位移傳感器來說，最大的差別就在于傳感器本身能夠防水。在利用防水傳感器進行位移測量的時候，就需要將傳感器本身也放進試驗臺內部，僅僅其數據線穿過試驗臺側壁。但是，即使不考慮成本，這樣做仍然還存在著兩個較大的問題：1、傳感器是固定在試驗臺的內部的，所測得的位移數據并不是測點的絕對位移，而是測點相對于試驗臺內部固定傳感器的點的位移，而該固定點本身可能存在著位移；2、傳感器在試驗臺內部，其安裝和維護的困難將大大增加。

這兩個問題存在的原因就是傳感器安裝在試驗臺內部，因此要解決這兩個問題就只能將位移傳感器安裝在試驗臺的外部，因此就需要解決位移傳遞桿必須穿出試驗臺側壁鋼鈑且能夠自由移動，而試驗臺內部的滲流場則需要試驗臺絕對保證密封之間的矛盾。本發明就是為了解決這個矛盾而設計的。

本發明的特征在于：

所述的能實現高滲壓模型試驗內部位移傳遞和密封的裝置，有內部位移曲線傳遞部分和滑動密封部分，其中：

內部位移曲線傳遞部分，位于所述高滲壓模型內部，含有測點、不銹鋼彎曲護管、彈簧鋼絲索，其中：該不銹鋼彎曲護管包含：一個傾斜段、上端水平段、下端水平段以及用于所述兩個水平段與傾斜段連接的兩個曲線段，所述彈簧鋼絲索穿過該不銹鋼彎曲護管，在伸出所述上端水平段的一側與測點相連，在所述彈簧鋼絲索外涂抹有減摩劑硅膠；

滑動密封部分，從所述高滲壓模型內部伸出到試驗臺側壁外，該滑動密封部分含有：兩片止水墊片、內部充填有鋰基脂的密封管、兩個止油環、密封帽A、密封帽B和一個螺母，由穿出試驗臺側壁外的子部分和伸入所述高滲壓模型內部子部分共同構成，其中：

穿出試驗臺側壁外的子部分，所述密封帽A通過內羅紋孔把第一個所述止油環壓在所述密封管在所述試驗臺側壁外的那一端，該止油環的外徑要小于該密封帽A的內徑，所述螺母把第一個所述止水墊片壓在所述試驗臺側壁的外側面上，