[發(fā)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(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710151907.1
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106643918A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 李邵軍;程遠;張東生;鄭民總
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 畢翔宇

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及測試技術(shù)領域，具體而言，涉及一種基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

巖石工程所賦存的地質(zhì)環(huán)境復雜，大規(guī)模工程建設過程中發(fā)生的塌方、滑坡和巖爆災害是影響工程施工安全和運行的最關鍵因素，工程失事常造成施工設備損壞和重大人員傷亡事故。這些災害的發(fā)生首先反映在巖體中的位置和/或應力變化，通過位置和/或應力演化信息的現(xiàn)場直接獲取和分析，可以有效實現(xiàn)災害的預警和控制，因此，巖體的位置和應力變化測試成為巖石工程災害研究的最重要內(nèi)容之一。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置，通過設置具有錐形體、彈片、頂針、保護腔體、連接塊、第一彈簧和傳力桿，并在彈片的上表面和/或下表面設置光柵的位移測試裝置，以及通過設置包括光纖光柵空心包體應力計的應力測試裝置，實現(xiàn)了位移和應力的一體化測試。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試系統(tǒng)，通過設置位移測試裝置，位移測試裝置包括錐形體、彈片、頂針、保護腔體、連接塊、第一彈簧和傳力桿，并在彈片的上表面和/或下表面設置光柵的位移測試裝置，及光纖光柵空心包體應力計的應力測試裝置，實現(xiàn)了位移和應力同時測試。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例采用如下技術(shù)方案：

一種基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置，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。

可選的，在上述基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置中，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(cè)，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。

可選的，在上述基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置中，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。

可選的，在上述基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置中，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。

可選的，在上述基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置中，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。

可選的，在上述基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置中，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。

可選的，在上述基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置中，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。

可選的，在上述基于光纖光柵的巖體應力位移一體化測試裝置中，所述光纖光柵空心包體應力計包括空心包體、連接環(huán)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(nèi)，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(huán)。