[发明专利]一种测试岩体三向应力的方法

说明书

本发明公开了一种测试岩体三向应力的方法，其包括步骤：1)根据实际工程对象情况设计相似模型，并设计在相似模型中应力测试点；2)在物理相似模拟平台上完成相似模型的铺装，在铺装过程中将FBG三向应力测试装置埋设在设计的应力测试点处；3)相似模型铺装完成后，静置物理相似模拟平台使相似模型干燥；4)对相似模型进行开挖，在开挖过程中由光纤光栅解调仪读取应力、应变参数，实时记录应力测试点的三向应力的连续变化情况。与传统使用土压力盒或者应变片测试方法相比，本发明测试岩体三向应力的方法采用FBG三向应力测试装置能得到围岩的三向应力变化情况，能更为清楚的掌握围岩应力变化情况。

技术领域

本发明涉及岩石参数测试技术领域，特别涉及一种用于测试岩体三向应力的方法。

背景技术

物理相似模拟试验是在室内用某些人工材料，根据相似原理做成相似模型，通过对模型上应力、应变的观测来认识与判断原型上所发生的力学现象和规律。在模拟采矿工程的相似模拟试验中，应力的测试通常是采用埋设土压力盒子或者应变片的方法来进行。在模拟试验过程中，现有埋设土压力盒子或者应变片只能测试岩土单一方向的应力变化情况；而实际工程中，围岩处于三向受力状态，因此现有的应力测试方法存在缺陷，需要对其进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种测试岩体三向应力的方法，以解决在岩土工程的物理模拟试验中，在模型中使用土压力盒子或者应变片等方法，只能测试岩土单一方向的应力变化情况，实验过程中变量参数掌握不全的技术问题。

本发明测试岩体三向应力的方法，其包括以下步骤：

1)根据实际工程对象情况设计相似模型，并设计在相似模型中的应力测试点；

2)在物理相似模拟平台上完成相似模型的铺装，在铺装过程中将FBG三向应力测试装置埋设在设计的应力测试点处；

所述FBG三向应力测试装置包括由弹性材质制成的包围球、设置在包围球内由六根刚性杆连接构成的正四面体骨架、设置在每根刚性杆中部的光纤布拉格光栅和由入射光纤和出射光纤构成的信号传送光纤，所述正四面体骨架的中心和包围球的中心重合，正四面体骨架的四个角点位于包围球的表面，指向正四面体骨架的相同角点的各光纤布拉格光栅的端部通过光纤耦合，形成四个光纤耦合节点，所述信号传送光纤的一端与其中一个光纤耦合节点耦合；

3)相似模型铺装完成后，静置物理相似模拟平台使相似模型干燥；

4)将信号传送光纤的入射光纤与激光器连接，将信号传送光纤的出射光纤与光纤光栅解调仪连接；对相似模型进行开挖，在开挖过程中由光纤光栅解调仪读取应力、应变参数，实时记录应力测试点的三向应力的连续变化情况。

进一步，所述包围球为导热硅胶质包围球，所述刚性杆为铁质圆柱杆。

进一步，所述包围球的半径为10mm。

本发明的有益效果：

1、与传统使用土压力盒或者应变片测试方法相比，本发明测试岩体三向应力的方法采用FBG三向应力测试装置能得到围岩的三向应力变化情况，能更为清楚的掌握围岩应力变化情况。

2、本发明测试岩体三向应力的方法，其FBG三向应力测试装置采用正四面体骨架，能够承受较大的围压，结构稳定性好；包围球能与被测岩体耦合，达到传递岩体的变化参数的作用，同时保护骨架；BG三向应力测试装置能抗水、电磁等干扰，抗干扰能力强。

附图说明

图1为FBG三向应力测试装置设置在相似模型中的示意图；

图2为信号传送光纤从相似模型背面引出的实物图；

图3为FBG三向应力测试装置的结构示意图；

图4为正四面体骨架的立体结构示意图；