一种考虑刚性旋转位移的扰动应力测试传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种考虑刚性旋转位移的扰动应力测试传感器。它包括镂空型应变测量框架、角度测量系统、应变测量系统、以及传感器充填体；角度测量系统位于镂空型应变测量框架内；应变测量系统设置在镂空型应变测量框架外壁上；传感器充填体设置在镂空型应变测量框架外周、且位于应变测量系统外侧。本发明专利技术克服了未考虑软弱围岩大变形条件下传感器随围岩发生位移或转动的情况，导致扰动应力测试不准的缺点；具有考虑围岩变形过程中传感器的位移和转动，扰动应力测试准确，扩大地质适用性的优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑刚性旋转位移的扰动应力测试传感器


[0001]本专利技术涉及岩土测量
，更具体地说它是一种考虑刚性旋转位移的扰动应力测试传感器。

技术介绍

[0002]现有扰动应力测试方法主要适用于测量硬质地层条件，对煤矿、边坡、基坑等易发生大变形的软弱地质条件来说，在测量过程中无法保证传感器始终保持在初始的空间坐标位置，传感器会随着围岩变形发生位移和转动，同时在地应力作用下发生变形(如图1、图2所示)。如申请号为CN201810599551.2，专利名称为《扰动应力测量的单元体法及装置》提出了一种基于单元应力分析的扰动应力测试方法及装置，其测量原理是通过测量受力变形过程中传感器的应变量，根据单元块体的弹性力学解反向计算得到传感器所受外力，进而通过应变变化量得到扰动应力分布；但该测试方法未考虑软弱围岩大变形条件下传感器随围岩发生位移或转动的情况，也未考虑围岩变形过程中可能导致的传感器旋转，导致扰动应力测试不准。
[0003]因此，开发一种扰动应力测试准确、且可适应软弱大变形地层条件的扰动应力测试传感器很有必要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了提供一种考虑刚性旋转位移的扰动应力测试传感器，考虑围岩变形过程中传感器的位移和转动，可适应软弱大变形地层条件，扰动应力测试更加准确，扩大地质适用性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种考虑刚性旋转位移的扰动应力测试传感器，其特征在于：包括镂空型应变测量框架、角度测量系统、应变测量系统、以及传感器充填体；/>[0006]角度测量系统位于镂空型应变测量框架内；
[0007]应变测量系统设置在镂空型应变测量框架外壁上；
[0008]传感器充填体设置在镂空型应变测量框架外周、且位于应变测量系统外侧。
[0009]在上述技术方案中，镂空型应变测量框架外轮廓呈异形八面体；
[0010]镂空型应变测量框架内部设置空腔、外壁设置八面体棱面。
[0011]在上述技术方案中，角度测量系统安装在空腔内；
[0012]应变测量系统安装在八面体棱面上。
[0013]在上述技术方案中，传感器充填体呈正六面体；传感器充填体包裹在镂空型应变测量框架外周。
[0014]在上述技术方案中，镂空型应变测量框架位于传感器充填体的中心。
[0015]在上述技术方案中，镂空型应变测量框架外壁上设置八面体顶部正方形平面；多条八面体棱边通过八面体顶部正方形平面连接；
[0016]传感器充填体外壁设置六面体平面；
[0017]八面体顶部正方形平面与六面体平面呈平行设置。
[0018]在上述技术方案中，传感器充填体上设置倒圆角结构。
[0019]本专利技术具有如下优点：
[0020](1)本专利技术考虑传感器的位移和转动，可适应软弱大变形地层条件，提高扰动应力测试准确度，扩大传感器的地质使用范围有指导意义；
[0021](2)本专利技术扰动应力测试更加准确，扩大了其地质适用性。
附图说明
[0022]图1为围岩未变形条件下扰动应力测试传感器设置在围岩钻孔中的结构示意图。
[0023]图2为围岩变形时设置在围岩钻孔中的扰动应力测试传感器随围岩发生位移或转动的结构示意图。
[0024]图3为本专利技术中的镂空型应变测量框架、角度测量系统及应变测量系统的连接结构示意图。
[0025]图4为本专利技术的透视结构示意图。
[0026]图1中，A1表示设置在围岩钻孔中的扰动应力测试传感器；B1表示围岩。
[0027]图2中，A1表示围岩变形前设置在围岩钻孔中的扰动应力测试传感器；B1表示变形前的围岩；
[0028]A2表示围岩变形后设置在围岩钻孔中的扰动应力测试传感器；B2表示变形后的围岩。
[0029]图3、图4中的x、y、z为三维坐标系。
[0030]图中1
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镂空型应变测量框架，1.1
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空腔，1.2
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八面体棱面，1.3
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八面体顶部正方形平面，1.3A
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第一正方形平面，1.3B
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第二正方形平面，1.3C
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第三正方形平面，1.3D
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第四正方形平面，2
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角度测量系统，3
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应变测量系统，4
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传感器充填体，4.1
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六面体平面，4.1A
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第一平面，4.1B
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第二平面，4.1C
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第三平面，4.1D
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第四平面，4.2
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倒圆角结构。
具体实施方式
[0031]下面结合附图详细说明本专利技术的实施情况，但它们并不构成对本专利技术的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本专利技术的优点更加清楚和容易理解。
[0032]参阅附图可知：一种考虑刚性旋转位移的扰动应力测试传感器，包括镂空型应变测量框架1、角度测量系统2、应变测量系统3、以及传感器充填体4；
[0033]角度测量系统2位于镂空型应变测量框架1内；
[0034]应变测量系统3设置在镂空型应变测量框架1外壁上；
[0035]传感器充填体4设置在镂空型应变测量框架1外周、且位于应变测量系统3外侧(如图3、图4所示)，考虑围岩变形过程中传感器的位移和转动，扰动应力测试更加准确，可适应软弱大变形地层条件的地质以及硬质地层条件的地质，扩大本专利技术所述扰动应力测试传感器的地质适用性。
[0036]进一步地，镂空型应变测量框架1外轮廓呈异形八面体；此处的异形八面体指外轮廓为棱边被车平的八面体。本专利技术采用异形八面体是为了保证应变测量的方向是固定的，
在棱面所处的方向上测量应变，对于后续的应力反算更加方便。
[0037]镂空型应变测量框架1内部设置空腔1.1、外壁设置八面体棱面1.2(如图3所示)；空腔1.1用于安装角度测量系统2，八面体棱面1.2用于安装应变测量系统3，考虑围岩变形过程中传感器的位移和转动，提高本专利技术扰动应力测试准确性。
[0038]本专利技术将角度测量系统2集成在镂空型应变测量框架1内部，通过角度测量系统2测量本专利技术的位移和转动情况，将应变测量系统3集成在镂空型应变测量框架1的外壁(即八面体棱面1.2上)，通过八面体棱面1.2测量扰动应力，并将镂空型应变测量框架1、角度测量系统2和应变测量系统3作为一个整体包裹在传感器充填体4内部，减小尺寸，对镂空型应变测量框架1、角度测量系统2和应变测量系统3进行有效保护，保证测量精度。
[0039]进一步地，角度测量系统2安装在空腔1.1内；角度测量系统2用于测量本专利技术所述考虑刚性旋转位移的扰动应力测试传感器的位移和转动情况；
[0040]应变测量系统3安装在八面体棱面1.2上(如图3所示)，棱面表面平整，将应变测量元件安装在车平的棱面上，便于安装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑刚性旋转位移的扰动应力测试传感器，其特征在于：包括镂空型应变测量框架(1)、角度测量系统(2)、应变测量系统(3)、以及传感器充填体(4)；角度测量系统(2)位于镂空型应变测量框架(1)内；应变测量系统(3)设置在镂空型应变测量框架(1)外壁上；传感器充填体(4)设置在镂空型应变测量框架(1)外周、且位于应变测量系统(3)外侧。2.根据权利要求1所述的考虑刚性旋转位移的扰动应力测试传感器，其特征在于：镂空型应变测量框架(1)外轮廓呈异形八面体；镂空型应变测量框架(1)内部设置空腔(1.1)、外壁设置八面体棱面(1.2)。3.根据权利要求2所述的考虑刚性旋转位移的扰动应力测试传感器，其特征在于：角度测量系统(2)安装在空腔(1.1)内；应变测量系统(3)安装在八面体棱面(1.2)上。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：高阳，周辉，刘金山，余记远，李志，庞博慧，周红波，朱小敏，杨凡杰，张勇智，于磊，孙家波，李乃利，
申请(专利权)人：华能澜沧江水电股份有限公司中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：