岩体工程单孔多点光纤光栅空心包体三维应力测试装置

摘要

本发明涉及一种岩体工程单孔多点光纤光栅空心包体三维应力测试装置。它主要由两个以上单元光纤光栅圆柱空心包体应力计、刚性连接杆、对中支架、波长解调仪和计算机组成，单元光纤光栅圆柱空心包体应力计由环氧树脂空心包体、刚性连接端环、光纤、光栅构成，光纤缠绕固定于应力计外表面的轴向、径向和螺旋凹槽内。测试装置安装于岩体中的钻孔内，通过注浆液与钻孔孔壁岩体耦合，实现对岩体工程三维扰动应力分布及其时空演化规律测试。本发明耦合了光纤光栅和空心包体技术，耐腐蚀、抗地下水和电磁干扰，测试精度高，对岩体工程复杂地质和水文条件适应性强，可广泛应用于水利水电、矿山、交通等工程的地下隧洞和边坡岩体三维扰动应力测试。

主权项

岩体工程单孔多点光纤光栅空心包体三维应力测试装置，其特征在于：所述装置由两个以上的单元光纤光栅圆柱空心包体应力计（1）、刚性连接杆（2）、对中支架（3）及波长解调仪（5）和计算机（6）组成，单元光纤光栅圆柱空心包体应力计（1）由环氧树脂空心包体（9）、刚性连接端环（8）、光纤（4）构成，刚性连接端环（8）安装在环氧树脂空心包体（9）的两端，单元光纤光栅圆柱空心包体应力计（1）之间经刚性连接端环（8）由刚性连接杆（2）和螺栓（21）串接，对中支架（3）套装在刚性连接端环（8）上，环氧树脂空心包体（9）外表面沿轴线方向开有三条互成120°的轴向凹槽（10），在轴线中点位置沿径向方向开有第一径向凹槽（15），在第一径向凹槽（15）的左侧依次以间距4cm开有第二径向凹槽（13）、第三径向凹槽（14），在右侧依次以间距4cm开有第四径向凹槽（16）、第五径向凹槽（17），在环氧树脂空心包体（9）的外表面还分别开有螺距为12cm的顺时针螺旋凹槽（11）和螺距为6cm的逆时针螺旋凹槽（12），顺时针螺旋凹槽（11）、逆时针螺旋凹槽（12）通过轴向凹槽（10）与第一径向凹槽（15）、第二径向凹槽（13）、第三径向凹槽（14）、第四径向凹槽（16）、第五径向凹槽（17）的交点，光纤（4）缠绕固定在轴向凹槽（10）、第一径向凹槽（15）、第二径向凹槽（13）、第三径向凹槽（14）、第四径向凹槽（16）、第五径向凹槽（17）、顺时针螺旋凹槽（11）和逆时针螺旋凹槽（12）内，环氧树脂空心包体（9）外表面设有环氧树脂保护层，三条轴向凹槽（10）、逆时针螺旋凹槽（12）分别与第一径向凹槽（15）、第三径向凹槽（14）、第四径向凹槽（16）形成三个交叉点（A）、（B）、（C），光纤（4）在每个交叉点（A）、（B）、（C）往出线端方向均刻有轴向光栅（18）、径向光栅（19）和斜向光栅（20），光纤（4）的两个出线端分别固定在刚性连接端环（8）的内壁，经由刚性连接杆（2）内空间引出，分别接入在波长解调仪（5）上，波长解调仪（5）与计算机（6）通过信号线连接。