The invention provides a semi implantable bottom hole fiber grating strain gauge geostress measuring device and a method thereof, the device comprises an optical fiber grating strain gauge probe, transmission cable, fiber optic cable into the end of optical fiber grating, adjusting analyzer, signal line, data acquisition machine, installed with a rod mounting device. The fiber grating strain gauge probe comprises a semi implantable epoxy resin substrate base, mounted on the base, six FBG strain gauge around the circumference at intervals of 60 degrees are fixed on the epoxy resin substrate, and the six fiber grating strain gauge in series with the two ends of the cable into the end and the transmission end of fiber optic cable, fiber optic cable and into the end the transmission of fiber optic cable and optical fiber grating adjusting analyzer connected fiber grating analyzer connected with the data acquisition regulation of the host through the signal line. The coupling of the fiber grating sensor core hole bottom strain technology, has the advantages of small volume, wide measurement range, easy installation, high precision and long service time, provides a way for the new high precision, complex rock stress measurement.
【技术实现步骤摘要】
半植入式孔底光纤光栅应变计地应力测量装置及方法
本专利技术涉及复杂岩体钻孔地应力测量领域,具体是一种半植入式孔底光纤光栅应变计地应力测量装置及方法。
技术介绍
岩体初始地应力的存在及其对岩体工程的重大影响,使其成为工程岩体力学的重要研究内容。工程中所采用的初始地应力场特征合理与否,将直接影响工程设计的可靠性与工程运行安全性。因此,越来越多的大型采矿工程和水利水电工程都开展了十分详细的、多种地应力测量方法联合测试与分析研究的工作。自20世纪初瑞士学者Heim在提出岩体中蓄存地应力的概念及1953年瑞典学者N.Hast采用压磁式应力计在纳维亚半岛的四个矿区进行地应力测量以来,多种地应力测试方法得到发展,根据测量理论和方法可分为岩体表面应力测量法和钻孔应力测量法。其中,岩体表面应力测量法是早期使用较多的一种测量方法,该方法主要用于洞室或地表部位地应力测量,主要有表面应力解除法和表面应力恢复法。钻孔应力测量法主要有钻孔孔壁应力解除法和水压致裂法。国际岩石力学学会试验方法委员会建议的测试方法有以下四种:水压致裂法、钻孔孔壁应力解除法、扁千斤顶法和USBM钻孔孔径变形计法,工程中常用的主要有钻孔孔壁应力解除法和水压致裂法。最近十多年来,岩石应力测试技术发展缓慢。日本岩石力学专家Sugawara提出了孔底锥型解除法,该方法不需传统套芯解除法中的取芯要求,只需在孔底磨出一锥型凹面上布置应变计。但由于受孔底沉渣影响,测试成功率不高。国内专家葛修润等苦心钻研提出了测定深部岩体应力的新方法—钻孔局部壁面应力全解除法,研发了相应的地应力测试设备,并在锦屏电站进行了测量,该方法需要 ...
【技术保护点】
一种半植入式孔底光纤光栅应变计地应力测量装置,其特征在于:包括光纤光栅应变计探头(13)、射入端光缆(7)、透射端光缆(8)、光纤光栅调节分析仪(14)、信号线(15)、数据采集主机(16)、带有安装器的安装杆(17),所述光纤光栅应变计探头(13)包括基座(10)、安装于基座(10)的半植入式环氧树脂基片(9),六个光纤光栅应变计(1‑6)绕圆周间隔60°固定于环氧树脂基片(9),且六个光纤光栅应变计(1‑6)串联后两端分别与射入端光缆(7)和透射端光缆(8)连接,带有安装器的安装杆(17)用于将光纤光栅应变计探头(13)安装至测孔测试位置,射入端光缆(7)和透射端光缆(8)与光纤光栅调节分析仪(14)连接,光纤光栅调节分析仪(14)通过信号线(15)与数据采集主机(16)连接。
【技术特征摘要】
1.一种半植入式孔底光纤光栅应变计地应力测量装置,其特征在于:包括光纤光栅应变计探头(13)、射入端光缆(7)、透射端光缆(8)、光纤光栅调节分析仪(14)、信号线(15)、数据采集主机(16)、带有安装器的安装杆(17),所述光纤光栅应变计探头(13)包括基座(10)、安装于基座(10)的半植入式环氧树脂基片(9),六个光纤光栅应变计(1-6)绕圆周间隔60°固定于环氧树脂基片(9),且六个光纤光栅应变计(1-6)串联后两端分别与射入端光缆(7)和透射端光缆(8)连接,带有安装器的安装杆(17)用于将光纤光栅应变计探头(13)安装至测孔测试位置,射入端光缆(7)和透射端光缆(8)与光纤光栅调节分析仪(14)连接,光纤光栅调节分析仪(14)通过信号线(15)与数据采集主机(16)连接。2.如权利要求1所述的半植入式孔底光纤光栅应变计地应力测量装置,其特征在于:半植入式环氧树脂基片(9)上绕半径为5mm的圆周上间隔60°刻深度为0.4mm、长度为10mm的半圆柱状槽,个光纤光栅应变计(1-6)以串联的形式分别固定粘贴到对应的半圆柱状槽中。3.如权利要求2所述的半植入式孔底光纤光栅应变计地应力测量装置,其特征在于:半植入式环氧树脂基片(9)的直径为48mm,厚度为1mm,半圆柱状槽的长度为10mm,深度为0.4mm,光纤光栅应变计(1-6)直径为0.8mm,长度为10mm。4.如权利要求1所述的半植入式孔底光纤光栅应变计地应力测量装置,其特征在于:所述基座(10)包括接头(11)和光纤光栅应变计保护仓(12),所述光纤光栅应变计保护仓(12)为内部中空的圆柱形腔体结构,接头(11)为与光纤光栅应变计保护仓(12)连通的圆柱形腔体,光纤光栅应变计保护仓(12)开口端与半植入式环氧树脂基片(9)以同心圆的方式对齐后粘接固定,通过接头(11)灌入液化后的凡士林至光纤光栅应变计保护仓(12),以达到防水并保护光纤光栅应变计(1-6)的作用。5.一种半植入式孔底光纤...
【专利技术属性】
技术研发人员:李永松,尹健民,刘元坤,达桑,高延鸿,艾凯,韩晓玉,许静,张新辉,汪洋,周春华,旺杰,付煜,王亚军,剑奎,罗淑慧,周焱斌,
申请(专利权)人:长江水利委员会长江科学院,
类型:发明
国别省市:湖北,42
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