长期测量围岩应力的光纤光栅孔径变形传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种长期测量围岩应力的光纤光栅孔径变形传感器，包括：刚性基材，用以沿环向设置在钻孔内，可以随着围岩孔径的变形发生相应的变形；刚性测力端，设置在所述刚性基材上，用以直接接触钻孔侧壁以测量所述钻孔的径向变形；第一光纤光栅，固定在所述刚性基材的表面，其光栅波长随着所述刚性基材的变形而发生变化。根据位移标定获得所述刚性基材测力端的变形量与所述第一光纤光栅波长的对应关系，通过测量所述第一光纤光栅的波长情况，来测定所述测力端的变形量，进而测量围岩孔径的变形。

【技术实现步骤摘要】
长期测量围岩应力的光纤光栅孔径变形传感器
本技术属于地下工程应力测试
，尤其涉及一种长期测量围岩应力的光纤光栅孔径变形传感器。
技术介绍
随着人类对地下空间的开发与运用，地下工程已成为人类生活不可或缺的重要组成部分。在地下工程建造过程中，围岩应力场直接影响到结构的受力与变形，是地下工程设计的基础资料；准确测量围岩初始地应力及扰动应力是工程安全的重要保证。孔径变形法是发展时间最长，技术比较成熟的一种围岩应力测试方法。具有广泛的适用性及较高的可靠性。传统孔径变形法是通过测量钻孔直径的变形而计算出垂直于钻孔轴线的平面内的应力状态，并通过三个互不平等钻孔的测量确定一点的三维应力状态。但是，传统的孔径变形法，是通过胶体填充传感器与围岩之间的空隙，进而固定传感器。由于固结的胶体具有很强的流变性，一般的传感器加载一天之后，胶体就会产生较大的流变变形，如图8所示，因此传统的孔径变形法一般只能实现短期测试地应力，而无法实现地应力的长期监测。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种长期测量围岩应力的光纤光栅孔径变形传感器，解决上述的孔径变形测量只能短期监测的问题，从而实现孔径变形测量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长期测量围岩应力的光纤光栅孔径变形传感器，其特征在于，包括：刚性基材，用以沿环向设置在钻孔内，可以随着围岩孔径的变形发生相应的变形；刚性测力端，设置在所述刚性基材上，用以直接接触钻孔侧壁以测量所述钻孔的径向变形；第一光纤光栅，固定在所述刚性基材的表面，其光栅波长随着所述刚性基材的变形而发生变化。

【技术特征摘要】
1.一种长期测量围岩应力的光纤光栅孔径变形传感器，其特征在于，包括：刚性基材，用以沿环向设置在钻孔内，可以随着围岩孔径的变形发生相应的变形；刚性测力端，设置在所述刚性基材上，用以直接接触钻孔侧壁以测量所述钻孔的径向变形；第一光纤光栅，固定在所述刚性基材的表面，其光栅波长随着所述刚性基材的变形而发生变化。2.根据权利要求1所述的一种长期测量围岩应力的光纤光栅孔径变形传感器，其特征在于：所述刚性基材为钢环，所述刚性基材、第一光纤光栅和测力端共同构成孔径测量传感器的测量部件，所述孔径测量传感器设有多个平行设置的所述测量部件，不同的所述测量部件的所述测力端错开设定角度。3.根据权利要求2所述的一种长期测量围岩应力的光纤光栅孔径变形传感器，其特征在于：所述钢环采用65si2mnwa弹簧钢材质，所述钢环的曲率半径为4.0-5.0mm，所述第一光纤光栅采用抗弯光纤光栅，能够适应变形后钢环的曲率，所述第一光纤光栅的栅区长度为2-4mm，反射率不小于90％，3dB带宽0.2-0.4nm，所述第一光纤光栅与所述钢环之间采用焊接。4.根据权利要求2或3所述的一种长期测量围岩应力的光纤光栅孔径变形传感器，其特征在于：所述孔径变形传感器设有四个所述测量部件，各个所述测量部件的测力端的错开角度沿环向均匀分布，所述测力端为两个固定设于所述钢环外表面的传力帽。5.根据权利要求4所述的一种长期测量围岩应力的光纤光栅孔径变形传感器，其特征在于：两个所述传力帽沿所述钢环的径向...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵武胜，陈卫忠，谭贤君，杨典森，伍国军，杨建平，于洪丹，田洪铭，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，山东星盾安防科技有限公司，山东大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42