[發(fā)明專利]模型試驗(yàn)應(yīng)力測(cè)試塊體及其制備和使用方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811556671.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN109632158A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 婁金福;高富強(qiáng);李建忠;王曉卿;楊景賀;劉曉敏;雷順;楊磊;陳金宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天地科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01L1/22
• 分類號(hào): G01L1/22
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;王文紅

本發(fā)明提供一種模型試驗(yàn)應(yīng)力測(cè)試塊體及其制備和使用方法。所述模型試驗(yàn)應(yīng)力測(cè)試塊體包括坯體、防潮涂層、應(yīng)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(yīng)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(yīng)變片之間、以及所述應(yīng)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(fā)明所研制的應(yīng)力測(cè)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(xué)性能匹配，能夠精準(zhǔn)反映測(cè)點(diǎn)處的應(yīng)力變化；應(yīng)力測(cè)試塊體的封裝采用自主研制的苯—烯復(fù)合型防潮液，防潮涂層密封性好；采用性價(jià)比高的箔式應(yīng)變片，測(cè)試精度高。本發(fā)明在防潮和零漂測(cè)試中均表現(xiàn)出良好的性能，滿足模型試驗(yàn)應(yīng)力測(cè)試的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于相似材料模型試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)力檢測(cè)元件及其制備和使用方法。

背景技術(shù)

相似材料模型試驗(yàn)是開展礦山采動(dòng)壓力研究的重要試驗(yàn)方法。在制模階段，采用不同的相似材料配比方案模擬相應(yīng)的煤系地層，逐層鋪設(shè)模型。模擬開挖過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模型體的位移、應(yīng)力(應(yīng)變)及支護(hù)體工況等測(cè)試指標(biāo)，據(jù)此研究巖層運(yùn)移破斷及采動(dòng)應(yīng)力演化特征。近年來(lái)，隨著三維激光掃描、近景攝影測(cè)量、數(shù)字散斑等先進(jìn)測(cè)試技術(shù)逐漸應(yīng)用于模型試驗(yàn)，模型表面變形及位移等指標(biāo)的測(cè)試精度、測(cè)試效率得到顯著提高。但模型試驗(yàn)發(fā)展至今，模型體應(yīng)力監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展相對(duì)滯后，已成為制約模型試驗(yàn)精細(xì)化發(fā)展的短板。

根據(jù)應(yīng)力測(cè)試裝置的不同，模型體應(yīng)力測(cè)試方法主要分為壓力盒、應(yīng)力測(cè)試塊體等測(cè)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(biāo)與模型材料有顯著差異，變形傳遞的耦合度差，降低了測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度；并且傳感器只能進(jìn)行單方向的應(yīng)力測(cè)量。近年來(lái)隨著光纖光柵測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)力測(cè)試塊體外貼光纖光柵的方法逐漸應(yīng)用于模型試驗(yàn)中，但該方法涉及調(diào)試解調(diào)、信號(hào)轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)，對(duì)測(cè)試人員的專業(yè)性要求很高，特別是模型尺寸較大時(shí)，由于測(cè)點(diǎn)數(shù)量很多，導(dǎo)致測(cè)試成本大幅提高，該方法在模型試驗(yàn)中難以廣泛普及。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)本領(lǐng)域存在的問題，本發(fā)明的目的是提出一種模型試驗(yàn)應(yīng)力測(cè)試塊體。本研究團(tuán)隊(duì)基于多年的模型測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，在借鑒傳統(tǒng)應(yīng)力測(cè)試方法的基礎(chǔ)上，研制了基于相似材料母體的應(yīng)力測(cè)試塊，并進(jìn)行了成套制作工藝的優(yōu)化改進(jìn)。該應(yīng)力測(cè)試塊體制作過(guò)程包括應(yīng)力測(cè)試塊體的坯體制作、貼片引線、防潮封裝等工藝。測(cè)試結(jié)果表明，塊體與模型材料力學(xué)性能匹配、變形協(xié)調(diào)性好；應(yīng)力測(cè)試塊體具有良好的防潮絕緣性能和長(zhǎng)時(shí)間低零漂值，長(zhǎng)時(shí)測(cè)試性能穩(wěn)定；監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠反映模型內(nèi)部應(yīng)力的演化過(guò)程。

本發(fā)明的另一目的是提供所述模型試驗(yàn)應(yīng)力測(cè)試塊體的制備方法。

本發(fā)明的又一目的是提出所述模型試驗(yàn)應(yīng)力測(cè)試塊體的使用方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的的技術(shù)方案為：

一種模型試驗(yàn)應(yīng)力測(cè)試塊體，包括坯體、防潮涂層、應(yīng)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(yīng)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(yīng)變片之間、以及所述應(yīng)變片外表面；

在所述防潮涂層的外表面附著所述沙粒層。

優(yōu)選地，所述應(yīng)變片通過(guò)α氰基丙烯酸乙酯膠黏劑粘結(jié)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(lǐng)域已知方式制得。

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

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

一種模型試驗(yàn)應(yīng)力測(cè)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；