[發明專利]一種巖層應力變化溫度響應監測裝置

有效

• 申請號: 201610089521.8
• 申請日: 2016-02-17
• 公開（公告）號: CN105716754B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 楊小秋;林為人;曾信;施小斌;于傳海;徐子英
• 申請（專利權）人: 中國科學院南海海洋研究所
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G01K1/08
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 劉明星

本發明提供了一種巖層應力變化溫度響應監測裝置，包括：應力應變傳感器，置于巖層鉆孔底部，用膨脹水泥充填，用于檢測巖層的應力變化；溫度響應放大組件，安置在鉆孔內所述應力應變傳感器的上方，也用膨脹水泥充填，用于檢測所述應力變化引起的溫度變化量，并將該溫度變化量進行放大；電源控制與數據采集模塊，置于鉆孔外，用于為所述應力應變傳感器和溫度響應放大組件供電，并采集所述應力變化及放大后的溫度變化量。本發明采用應力?溫度響應系數較高的硅膠或橡膠來封裝溫度傳感器，使得監測的巖層鉆孔應力?溫度響應效應得到有效放大，可大大提高應力和溫度變化監測的分辨率和靈敏度，而且溫度傳感器的封裝工藝非常簡潔，容易制作、成本低。

技術領域

本發明涉及巖層應力監測技術領域，特別是涉及一種巖層應力變化溫度響應監測裝置。

背景技術

地球內部構造活動頻繁(如火山噴發、地震等)，并伴隨溫度與應力的變化。因此，深入開展地球內部溫度與應力的長期監測，并建立活動構造帶熱-固耦合動力學模型以深入解譯長期觀測數據，這不僅有助于深入了解構造活動的動力學機制，同時也可為構造活動帶的防震減災工作提供可靠的理論依據。

國內、外鉆孔長期監測主要的位移活動構造帶(比如我國龍門山斷裂帶、車籠埔斷裂帶、美國圣安德列斯斷裂帶、日本Nankai海槽、日本海溝俯沖帶等)。目前，在活動構造帶鉆孔長期監測過程中，通常將溫度和應力應變傳感器直接安裝在鉆孔中，用來監測巖層溫度與應力應變變化。然而，在開展地殼巖石的應力-溫度響應實驗中發現，常見的地殼巖石應力-溫度響應系數比較小(只有2～6mK/MPa)，而目前的測溫分辨率通常在mK級，只有巖層應力變化較大時，所引起的溫度響應才能被觀測到。

可見，有必要對現有的巖層應力變化溫度響應監測的裝置進行改進。

發明內容

本發明的目的是提出一種巖層應力變化溫度響應監測裝置，以使巖層應力變化的溫度響應效應得到有效放大，提高應力和溫度變化監測的分辨率。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種巖層應力變化溫度響應監測裝置，包括：

應力應變傳感器，置于巖層鉆孔底部，用于檢測巖層的應力變化；

溫度響應放大組件，充填在鉆孔內所述應力應變傳感器的上方，用于檢測所述應力變化引起的溫度變化量，并將該溫度變化量進行放大；

電源控制與數據采集模塊，置于鉆孔外，用于為所述應力應變傳感器和溫度響應放大組件供電，并采集所述應力變化及放大后的溫度變化量。

所述溫度響應放大組件包括封裝殼體、分別設置在該封裝殼體表面及中心的溫度傳感器，并在該封裝殼體內填充有硅膠或橡膠。

所述封裝殼體為柱狀橡皮套。

本發明的優點是：采用應力-溫度響應系數較高的硅膠或橡膠(132.31mK/MPa，比常見巖石的響應系數高2個數量級)來封裝溫度傳感器，將其與應力應變傳感器安裝于巖層鉆孔底部，再充填膨脹水泥使它們與巖層緊密耦合，使得監測的巖層鉆孔應力-溫度響應效應得到有效放大，可大大提高應力和溫度變化監測的分辨率和靈敏度，而且溫度傳感器的封裝工藝非常簡潔，容易制作、成本低。

附圖說明

圖1是本發明結構示意圖；

圖2是典型砂巖與硅膠快速卸載過程中的溫度響應曲線；

附圖標記說明：10、應力應變傳感器；21、封裝殼體；22、溫度傳感器；30、電源控制與數據采集模塊；31、可承重電纜；40、鉆孔；50、膨脹水泥。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。