[實用新型]巖體能量流動監測儀

有效

• 申請號: 201721768231.2
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN207609447U
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 李遠;劉洋;喬蘭;李慶文;劉子斌;付雙雙;王茜
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21F17/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本實用新型提供巖體能量流動監測儀，屬于巖體應變監測技術領域。該監測儀包括導向頭、金屬桿、超聲波發射探頭、彈簧板、超聲波發射探頭限位筒、彈簧、出膠孔、密封膠圈、環氧樹脂筒、動態應變傳感器、超聲波接收探頭、探頭安裝支架、抽取式超聲波接收探頭限位筒和動態采集儀，導向頭位于監測儀前端，導向頭通過金屬桿與超聲波發射探頭限位筒焊接，超聲波發射探頭通過彈簧板與探頭安裝支架連接，超聲波發射探頭限位筒后端通過彈簧與溫度自補償應變傳感器骨架焊接，探頭安裝支架尾部連接動態采集儀。本實用新型經過合理的部件結構設計，在保證巖體波速測量精度的同時，大大減小了設備的整體尺寸。

技術領域

本實用新型涉及巖體應變監測技術領域，特別是指一種巖體能量流動監測儀。

背景技術

在地下工程中，巖體能量變化測量、監測工作，對地下工程的開挖、設計、穩定性分析影響顯著。

目前，可一次性獲取地下三向應變、主應力的方法，只有空心包體應變計法。但工藝方法參差不齊，大多采用長導線引出測量信號，信號在傳輸過程中導線電阻嚴重影響測量精度。蔡美峰教授發明雙地線回路改進了空心包體法測量精度；澳大利亞環境系統與服務公司發明了原位數字化空心包體應變計，消除長導線電阻影響，把模擬信號變成數字信號后采用4芯導線引出數據。不論是雙地線回路的改進還是原位數字化的實現，還需要在測量中采用導線穿過鉆機導出實時信號。操作繁瑣，而且測量導線與測量冷卻水公用鉆機通道互相影響，會造成導線在打鉆時被卡斷的事故發生。本課題組于2016年6月22日，申請專利名稱為：基于完全溫度補償技術的原位數字化型三維孔壁應變計，申請號：201610456789.0，有效改進了地應力測量精度。地應力測量中，對巖體變形進行靜態應變采集，而巖體振動能量監測中，需要獲取三維動態應變數據。因此在巖體能量監測中，需要結合地應力測量分析方法和動態應變原位數字化采集技術。由于采用間接測量法進行監測，需要獲取測量中與應變同步的巖體模量參數。現場巖體動態彈性模量采用超聲波測速技術，但是國內外現有技術均需采用耦合劑耦合測量，無法實現現場的長期監測。

本實用新型旨在獲得巖體重要物理參數獲取手段的有效合一化和巖體能量變化的短期、長期監測。

巖石材料不同于人造材料，除了在材料特性差異外，還和其賦存環境有關。巖體應力環境，隨埋藏深度的增加，由以重力為主導，到以水平應力甚至構造應力為主導，應力狀態復雜。人工開挖活動，擾亂了原巖應力場，進而增加了巖體環境認識的復雜化。因此，原位測量巖體能量變化顯得尤為重要，其對地下工程的開挖、設計、穩定性分析，極具參考價值。但目前，尚未有可以在小尺寸工作空間，以超聲波探頭和工作面干耦合的接觸方式，并結合動態應變精確測量，進行巖體能量變化監測的設備。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種巖體能量流動監測儀。

該巖體能量流動監測儀包括主體結構、高精度自補償應變傳感器、完全溫度補償測量電路和原位數字化動態采集集成電路板；高精度自補償應變傳感器、完全溫度補償測量電路設置在溫度自補償應變傳感器主體結構內；原位數字化動態采集集成電路板設置在監測儀的探頭安裝支架后。

該監測儀具體包括導向頭、金屬桿、超聲波發射探頭、彈簧板一、彈簧板二、超聲波發射探頭限位筒、彈簧、出膠孔、密封膠圈、環氧樹脂筒、動態應變傳感器、超聲波接收探頭、探頭安裝支架一、探頭安裝支架二、抽取式超聲波接收探頭限位筒和動態采集儀，導向頭位于該監測儀前端，導向頭通過金屬桿與超聲波發射探頭限位筒焊接，超聲波發射探頭通過彈簧板一與探頭安裝支架一連接，超聲波發射探頭限位筒后端通過彈簧與溫度自補償應變傳感器骨架焊接，溫度自補償應變傳感器骨架前端設置一圈出膠孔，溫度自補償應變傳感器骨架前端和后端各設置有密封膠圈，溫度自補償應變傳感器骨架中部外包環氧樹脂筒，環氧樹脂筒外部貼有動態應變傳感器；溫度自補償應變傳感器骨架后端與探頭安裝支架二焊接，超聲波接收探頭通過彈簧板二與探頭安裝支架二焊接，超聲波接收探頭外設置有抽取式超聲波接收探頭限位筒，探頭安裝支架二尾部連接動態采集儀，動態采集儀包括原位數字化動態采集集成電路板與蓄電池。