[发明专利]一种适用于深部破碎岩体的三维应变测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种适用于深部破碎岩体的三维应变测量装置，包括光纤传感单元，光纤传感单元包括光纤圆柱体，光纤圆柱体一端端面开设有圆柱形的传感器放置孔，光纤圆柱体另一端设置有连接螺纹，传感器放置孔从外至内依次设置有第一固定块和第二固定块，第一固定块和第二固定块相对的侧面上分别设置有第一圆弧槽和第二圆弧槽，第一圆弧槽和第二圆弧槽之间设置有环形的光纤应变计，光纤应变计两对侧分别与光纤连接，压头伸入到传感器放置孔中与第一固定块相抵。本发明测量精度高、密封性好、可实现不同钻孔大小的适用性，而弹簧和滚轮不仅能实现导向定位，还能避免钻孔内岩屑、碎渣、岩壁破损等导致的卡轮和阻塞，进而无法推进定位问题。

技术领域

本发明属于深部破碎岩体的三维应变测试技术领域，具体涉及一种适用于深部破碎岩体的三维应变测量装置，还涉及一种适用于深部破碎岩体的三维应变测量方法。

背景技术

随着我国地下工程快速发展，深部复杂地质环境高已成为制约深部地下工程发展的重要因素，而深部破碎岩体受力与变形精确测量是揭示深部复杂地质环境下破碎岩体力学特性的关键技术。目前，针对深部岩体测量主要以水力压裂和应力解除法为主，这些方法主要适用于完整岩体，在深部破碎岩体适用性较弱，且无法获得三维测试结果，使得测试结果不能真实反应深部岩体三维力学特性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供了一种适用于深部破碎岩体的三维应变测量装置，还提供一种适用于深部破碎岩体的三维应变测量方法。可实现三维应变测量和实时监测。该装置具有灵敏度高，稳定性好，适应性强等特点，且在使用过程中安装灵活，易拆卸，可伸缩调节。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种适用于深部破碎岩体的三维应变测量装置，包括光纤传感单元，光纤传感单元包括光纤圆柱体，光纤圆柱体一端端面开设有圆柱形的传感器放置孔，光纤圆柱体另一端设置有连接螺纹，传感器放置孔从外至内依次设置有第一固定块和第二固定块，第一固定块和第二固定块相对的侧面上分别设置有第一圆弧槽和第二圆弧槽，第一圆弧槽和第二圆弧槽之间设置有环形的光纤应变计，光纤应变计两对侧分别与光纤连接，压头伸入到传感器放置孔中与第一固定块相抵。

如上所述的压头包括传力柱和外部接触柱，传力柱一端与外部接触柱连接，传力柱另一端伸入到传感器放置孔中与第一固定块相抵。

如上所述的传力柱与第一固定块相抵的一端的外周设置有压头卡环，传感器放置孔的内壁上开设有密封环槽、第一环槽和第二环槽，第一固定块外周设置有第一卡环，压头卡环的外侧环面上设置有密封圆环，密封圆环、压头卡环和第一卡环均卡设在第一环槽内，第二固定块外周设置有第二卡环，第二卡环设置在第二环槽内，密封套环内环套设在传力柱上，密封套环外环卡设在密封环槽内。

如上所述的第一圆弧槽与环形的光纤应变计之间设置有第一圆弧垫片，第二圆弧槽与环形的光纤应变计之间设置有第二圆弧垫片，所述的第二圆弧槽设置有温度传感器。

一种适用于深部破碎岩体的三维应变测量装置，还包括圆柱状的光纤连接件，光纤连接件的外周均匀设置有三个光纤传感单元，各个光纤传感单元的轴线与光纤连接件的轴线呈设定角度。

如上所述的光纤连接件的两端均通过连接杆与定位器连接，定位器包括定位连接块和均匀设置在定位连接块外周的弹性滚轮部。

如上所述的弹性滚轮部包括螺纹杆、第一弹簧底盘、弹簧、第二弹簧底盘、第一滚轮定位片、第二滚轮定位片、横杆和滚轮，

螺纹杆一端与定位连接块外周的螺纹孔连接，另一端与第一弹簧底盘一侧连接，弹簧两端分别与第一弹簧底盘另一侧和第二弹簧底盘一侧连接，第一滚轮定位片和第二滚轮定位片均设置在第二弹簧底盘另一侧，横杆两端分别与第一滚轮定位片和第二滚轮定位片连接，滚轮套设在横杆上。

如上所述的连接杆为多根，连接杆两端设置有螺纹，相邻的连接杆之间通过螺纹套筒连接，连接杆与设置在定位连接块上的定位连接块接口连接。