[实用新型]四分量地应力监测装置

说明书

本实用新型涉及一种四分量地应力监测装置，属于光纤传感器领域。上盖与保护壳体顶部卡接，应力监测内梁U、应力监测内梁V和应力监测内梁W分别与保护壳体的短边内部固定连接，应力监测外臂U、应力监测外臂V和应力监测外臂W的下端分别与应力监测内梁U、应力监测内梁V和应力监测内梁W上方固定连接，中部分别通过销轴与保护壳体短边边缘转动连接，在空间坐标系中呈U、V、W轴排布，构成三分量传感，温度传感器与保护壳体的任一长边内部固定连接。优点在于：结构新颖，传感空间范围内四个分量变化，更加合理的反应地应力信息，可用于研究地应力场及其变化、地震预报、区域地壳稳定性评价、油田油井稳定性评价。

技术领域

本实用新型涉及光纤传感器领域，具体涉及一种四分量地应力监测装置。

背景技术

我国是世界上地震多发的国家，地震活动频度高、强度大、分布广，历代人民曾饱受地震灾害之苦，地震预报事关人民生命财产安全，准确而及时地预报地震具有重大的意义。利用地应力的方法来预测地震是地质学家李四光先生创立的方法，地应力指存在于地壳中的应力，包括由地热、重力、地球自转速度变化及其他因素产生的应力。由于地震是地球的内力冲破岩石圈造成的，所以在岩石圈遭受内力挤压的时候，原来的地应力平衡就被打破了，产生了地应力的变化。地震学家从地应力变化的曲线上就可以预测出地震发生的时间。如果地应力台分布足够多，中国大地上的地应力变化就能被充分感知了。地壳内的应力活动是地壳克服阻力，不断运动发展的原因，地壳各部分所发生的一切变形，包括破裂，都是地应力作用的反映，剧烈的地应力活动会引起地震。地下岩层突然发生断裂，在极短时间内释放出大量的能量，产生了地面位移和错动并辐射出地震波，构造地震就是这样产生的。至于断层的产生，一般都假设是由于构造运动使地球内部的地应力慢慢积累并在某些地区集中，当积累的应力超过一定的限度时，便产生了断裂。可见地应力是地震孕育过程中的重要因素，全面而连续地监测地应力的变化，是探讨、检验各种理论假说的基础条件，也是地震预测的基础条件。地应力也是引起采矿、水利水电、土木建筑、铁道、公路、军事和其他各种地下或露天岩土开挖工程变形和破坏的根本作用力，是确定工程岩土力学属性，进行围岩稳定性分析，实现岩土工程开挖设计和决策科学化的必要前提。

近年来，研究学者对地质形变的监测研究关注度越来越高，美国自然科学基金会颁布了Earthscope计划，建立监测形变的数据网。项目得到美国、日本、墨西哥、加拿大和澳大利亚等国家专家关注。我国对此项研究具有数十年经验，应用了多种监测方法，但是也存在着一定的不足，如表面应力复原法只能监测单一方向的应力；刚性包体应力计法只对垂直于孔面的力相应，且受到电磁干扰；水压致裂法只能监测两个维度的应力，且不容易操作。

光纤传感的工作原理是当外界测量环境发生变化时，光纤中传输的光波的物理参数发生相对应的变化，通过检测光波的变化来反映测试点的变化。可以用于连续地监测地应力的变化，研究地应力场及其变化，用于地震预报；区域地壳稳定性评价、油田油井稳定性评价；地球动力学研究，确定工程岩土力学属性。

传统的XYZ 轴3分量传感器分布于空间直角坐标系中，XYZ轴夹角都是90度，存在XY轴传感器和Z轴传感器受力不一致问题，具有一定的局限性。

发明内容

本实用新型提供一种四分量地应力监测装置，以解决传统的XYZ 轴3分量传感器存在的X Y轴传感器和Z轴传感器受力不一致，具有一定局限性的问题。