[發(fā)明專利]圍巖應力與位移集成采集裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210309656.2
• 申請日: 2012-08-28
• 公開（公告）號: CN102818665A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設計）人: 許國安;靖洪文;陳坤福
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01B11/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

1.一種圍巖應力與位移集成采集裝置，其特征在于：它包括與待測圍巖彈性模量相近的多個球體（1），多個球體（1）之間設有套管（2），經套管（2）螺紋連接為一體，各球體（1）的中部分別鉆有與套管（2）相連通的螺紋孔（6），各球體（1）的內分別粘貼有六個不同方向的光纖布拉格光柵（5），每個球體（1）與其內部沿六個方向粘貼的光纖布拉格光柵（5）共同組成一個三維應力測試單元，每個球體（1）上均固定有一根穿出套管（2）與顯示器相連的鋼絲（3），各球體（1）內的光纖布拉格光柵（5）上均連接有一根穿出套管（2）與光柵解調儀相連接的光纜（4）。

2.根據權利要求1所述的圍巖應力與位移集成采集裝置，其特征在于：所述的多個球體（1）為2~10個。

3.根據權利要求1所述的圍巖應力與位移集成采集裝置，其特征在于：所述多個球體（1）之間的套管（2）的長度根據測試基點的間距確定。

4.一種如權利要求1、2或3所述裝置的圍巖應力與位移集成采集方法：?

a、根據圍巖測試深度及測點數量制作相應數量的三維應力測試單元和套管（2）；

b、首先將球體（1）與鋼絲（3）連接，然后將光纜（4）和鋼絲（3）穿過套管（2）并將套管（2）與球體（1）螺紋連接為一體，使各個球體（1）中對應光柵的布設方向一致；

c、將組裝好的三維應力測試單元和套管（2）放入測試的圍巖鉆孔內，灌漿固定，把外露鋼絲和光纜分別與位移顯示器和光柵解調儀連接；

d、記錄應力測試單元中x、y、z方向光柵的指向、位移顯示器和光柵解調儀的初始讀數，將光柵解調儀的初始讀數代入公式（1）、（2）、（3）并輔以公式（4）求得測點的初始應力大小和方向；

e、以后每次進行數據采集時，將測得的位移計讀數減去其初始讀數即可獲得該測點的位移值；將光柵解調儀的讀數代入公式（1）、（2）、（3）并輔以公式（4）即可求得測點在該時刻的應力大小和方向；

所述的公式（1）、（2）、（3）、（4）分別如下：

??????????????（1）

??????????????????（2）

????????????????（3）

?????????????????????????（4）

式中，、、——測點處沿x、y、z方向的正應力；

、、——測點處的剪應力；

、、——測點處沿x、y、z方向的正應變，由光纖光柵測得；

、、——測點處的剪應變；

、、——測點O處象限角xOy、yOz、xOz平分線上的正應變，由光纖光柵測得；

、、——主應力?、、的方向余弦；

q、G——拉梅常數，它們與彈性模量E和泊松比μ的關系為：

。