[發明專利]基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置及系統

在審

• 申請號: 201710151907.1
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106643918A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 李邵軍;程遠;張東生;鄭民總
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01B11/02;G01L1/24
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 畢翔宇

1.一種基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置，其特征在于，包括位移測試裝置和應力測試裝置，所述位移測試裝置與所述應力測試裝置連接；

所述位移測試裝置包括錐形體、彈片、頂針、保護腔體、連接塊、第一彈簧、傳力桿和保護管，所述錐形體通過所述連接塊與所述傳力桿連接，所述第一彈簧套設于所述傳力桿，所述保護腔體具有限位部，所述傳力桿穿過所述保護腔體且所述第一彈簧卡設于所述連接塊與所述限位部之間，所述保護管套設于所述傳力桿且一端與所述保護腔體連接另一端與所述連接塊連接，所述保護腔體靠近所述錐形體處設置有開口，所述彈片設置于所述開口處，所述頂針設置于所述彈片與所述錐形體之間，所述彈片的上表面和/或下表面設置有光柵；

所述應力測試裝置包括光纖光柵空心包體應力計，所述光纖光柵空心包體應力計通過連接件和鋼架與所述傳力桿相連，所述鋼架連接于所述光纖光柵空心包體應力計與所述連接件的一端之間，所述連接件的另一端與所述傳力桿連接。

2.根據權利要求1所述的基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置，其特征在于，所述限位部包括第一限位部和第二限位部，所述第一限位部和第二限位部分別設置于所述保護腔體并位于所述連接塊的兩側，所述第一限位部靠近所述傳力桿，所述第一彈簧設置于所述第一限位部與所述連接塊之間，所述位移測試裝置還包括第二彈簧，所述第二彈簧設置于所述第二限位塊與所述連接塊之間，所述錐形體與所述第二彈簧靠近所述第二限位塊的一端連接。

3.根據權利要求2所述的基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置，其特征在于，所述位移測試裝置還包括連接桿，所述連接桿連接于所述連接塊與所述錐形體之間，所述第二彈簧套設于所述連接桿并設置于所述第二限位塊與所述連接塊之間。

4.根據權利要求1所述的基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置，其特征在于，所述錐形體包括粗端和細端，所述錐形體的細端與所述連接塊連接，所述錐形體的粗端延伸至所述保護腔體外。

5.根據權利要求1所述的基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置，其特征在于，所述光柵為光柵片，所述彈片為金屬彈片，所述光柵片貼合于所述金屬彈片的上表面和下表面。

6.根據權利要求1所述的基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置，其特征在于，所述保護腔體靠近所述開口一端設置有保護筒，所述保護筒套設于所述保護腔體，所述保護腔體和保護筒為中空圓柱狀。

7.根據權利要求1所述的基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置，其特征在于，所述傳力桿穿過所述保護腔體，且所述傳力桿的一端與所述連接塊連接、另一端延伸至所述保護腔體外，所述傳力桿延伸至保護腔體外的一端設置有螺紋，所述傳力桿與所述連接件螺紋連接。

8.根據權利要求1所述的基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置，其特征在于，所述光纖光柵空心包體應力計包括空心包體、連接環和光纖，所述空心包體外表面沿軸線方向開有三條互成120°的軸向凹槽、沿徑向開有多個徑向凹槽，所述空心包體的外表面還開設有順時針螺旋凹槽和逆時針螺旋凹槽，所述光纖纏繞固定在所述軸向凹槽、順時針螺旋凹槽、逆時針螺旋凹槽和各徑向凹槽內，三條所述軸向凹槽、逆時針螺旋凹槽分別與三個所述徑向凹槽形成三個交點，所述光纖在三個交點的出線端方向分別刻有軸向光柵、徑向光柵和斜向光柵，所述光纖的出線端分別固定于連接環。

9.根據權利要求8所述的基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置，其特征在于，所述空心包體外表面設有保護層，所述順時針螺旋凹槽的螺距為12厘米，所述逆時針螺旋凹槽螺距為6厘米，相鄰兩條徑向凹槽之間的距離為4厘米，所述軸向凹槽、徑向凹槽、順時針螺旋凹槽和逆時針螺旋凹槽的寬度為1.0毫米，深度為0.8毫米，所述軸向光柵、徑向光柵和斜向光柵的長度為8毫米。

10.一種基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試系統，其特征在于，包括光纖光柵波長解調儀、終端設備以及權利要求1-9任意一條所述的基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置，所述光纖光柵波長解調儀、終端設備分別與所述基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置連接。