[發明專利]模型試驗應力測試塊體及其制備和使用方法

在審

• 申請號: 201811556671.0
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109632158A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 婁金福;高富強;李建忠;王曉卿;楊景賀;劉曉敏;雷順;楊磊;陳金宇
• 申請（專利權）人: 天地科技股份有限公司
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;王文紅

本發明提供一種模型試驗應力測試塊體及其制備和使用方法。所述模型試驗應力測試塊體包括坯體、防潮涂層、應變片和沙粒層；所述坯體是采用相似材料制成的塊體，在塊體上貼有應變片；所述防潮涂層附著在所述塊體外表面、所述塊體和所述應變片之間、以及所述應變片外表面；在所述防潮涂層的外表面附著所述沙粒層。本發明所研制的應力測試塊體選用與模型材料相同的相似材料，因此兩者之間力學性能匹配，能夠精準反映測點處的應力變化；應力測試塊體的封裝采用自主研制的苯—烯復合型防潮液，防潮涂層密封性好；采用性價比高的箔式應變片，測試精度高。本發明在防潮和零漂測試中均表現出良好的性能，滿足模型試驗應力測試的需求。

技術領域

本發明屬于相似材料模型試驗測試技術領域，具體涉及一種應力檢測元件及其制備和使用方法。

背景技術

相似材料模型試驗是開展礦山采動壓力研究的重要試驗方法。在制模階段，采用不同的相似材料配比方案模擬相應的煤系地層，逐層鋪設模型。模擬開挖過程中，實時監測模型體的位移、應力(應變)及支護體工況等測試指標，據此研究巖層運移破斷及采動應力演化特征。近年來，隨著三維激光掃描、近景攝影測量、數字散斑等先進測試技術逐漸應用于模型試驗，模型表面變形及位移等指標的測試精度、測試效率得到顯著提高。但模型試驗發展至今，模型體應力監測技術發展相對滯后，已成為制約模型試驗精細化發展的短板。

根據應力測試裝置的不同，模型體應力測試方法主要分為壓力盒、應力測試塊體等測試方法。上述傳感器外部多采用金屬或橡膠材料封裝。由于封裝材料的彈性模量等變形指標與模型材料有顯著差異，變形傳遞的耦合度差，降低了測試數據的準確度；并且傳感器只能進行單方向的應力測量。近年來隨著光纖光柵測試技術的發展，應力測試塊體外貼光纖光柵的方法逐漸應用于模型試驗中，但該方法涉及調試解調、信號轉換、傳輸等環節，對測試人員的專業性要求很高，特別是模型尺寸較大時，由于測點數量很多，導致測試成本大幅提高，該方法在模型試驗中難以廣泛普及。

發明內容

針對本領域存在的問題，本發明的目的是提出一種模型試驗應力測試塊體。本研究團隊基于多年的模型測試經驗，在借鑒傳統應力測試方法的基礎上，研制了基于相似材料母體的應力測試塊，并進行了成套制作工藝的優化改進。該應力測試塊體制作過程包括應力測試塊體的坯體制作、貼片引線、防潮封裝等工藝。測試結果表明，塊體與模型材料力學性能匹配、變形協調性好；應力測試塊體具有良好的防潮絕緣性能和長時間低零漂值，長時測試性能穩定；監測數據能夠反映模型內部應力的演化過程。

本發明的另一目的是提供所述模型試驗應力測試塊體的制備方法。

本發明的又一目的是提出所述模型試驗應力測試塊體的使用方法。

實現本發明上述目的的技術方案為：

一種模型試驗應力測試塊體，包括坯體、防潮涂層、應變片和沙粒層；

所述坯體是采用與模型材料相同的相似材料制成的塊體，在塊體外表面貼有應變片；所述防潮涂層附著在所述塊體外表面、所述塊體和所述應變片之間、以及所述應變片外表面；

在所述防潮涂層的外表面附著所述沙粒層。

優選地，所述應變片通過α氰基丙烯酸乙酯膠黏劑粘結于所述防潮涂層之上。所述α氰基丙烯酸乙酯膠黏劑可以是市售的495膠水、或由本領域已知方式制得。

所述塊體為長方體或者正方體，所述應變片有1～3片，位于塊體的一個面上，所述應變片的長邊與其所在面的一條邊的夾角為0度、90度或45度(應變片通常為長方形)。

更優選地，所述外接導線為的外套材料為聚四氟乙烯(Teflon)材料。導線最小標稱截面為0.05mm2。

一種模型試驗應力測試塊體的制備方法，包括以下步驟：

1)用相似材料壓制成為坯體；