一种用于岩土模型试验内部微应变测量的方法及其装置

摘要

本发明公开了一种用于岩土模型内部微应变的测量方法及其装置：将3个霍尔位移传感器固定在模具中并用环氧树脂灌入：利用激光对霍尔位移传感器进行标定，得到标点与霍尔位移传感器位移的标定曲线；将标点埋入模型试验箱中待测处的土体中，将该标点对应的基板固定在模型试验箱内侧，使作为标点的圆形磁钢片与其对应的基板平行，且标点距该基板的距离与传感器标定时两者的距离一致；数据采集；数据处理后得到每组距离数据的竖直、水平位移分量。本发明能够快速、连续的准确测量岩土模型内部微应变，提高了岩土模型内部微应变测量成果的质量与精度。

主权项

一种用于岩土模型内部微应变的测量方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤1：制作基板：在测量开始之前，将3个霍尔位移传感器固定在一个模具中，保证三者位于同一平面内且构成一边长为3cm的等边三角形；然后将环氧树脂灌入模具，使其包围霍尔位移传感器且环氧树脂不能盖过霍尔位移传感器的顶面；步骤2：传感器标定：利用激光对霍尔位移传感器进行标定，得到标点与霍尔位移传感器位移的标定曲线；步骤3：基板及标点的埋设：将标点埋入模型试验箱中待测处的土体中，将该标点对应的基板固定在模型试验箱内侧，使作为标点的圆形磁钢片与其对应的基板平行，且标点距该基板的距离与传感器标定时两者的距离一致；步骤4：数据采集：将霍尔位移传感器的电源线通过电源模块连接至直流电源，将其信号线连接至数据采集器，将数据采集器连接上位机；在测量开始前启动数据采集器，记录保存每个霍尔位移传感器的初始信号并发送给上位机；测量开始后，标点随土体内部的位移移动，霍尔位移传感器发出信号，数据采集器以一定的频率采集并记录每个霍尔位移传感器的输出信号，试验完毕共采集N次，每次的采集数据包括三个霍尔位移传感器的输出数据，并将采集到的信号发送给上位机；步骤5：数据处理：上位机通过数据采集器发送的初始信号得出标点的初始位置，也即测试开始前标点距每个霍尔式位移传感器的距离；然后将某次采集到的三个霍尔位移传感器的输出值分别代入标定曲线对应的公式，得到该次采集数据时标点距每个霍尔位移传感器的一组距离数据r₁、r₂和r₃，按照同样的方式对每次采集的数据进行处理，共得到n组距离数据，其中，n表示试验期内的采集次数；分别将每组距离数据r₁、r₂、r₃转化为竖直向和水平向的位移分量；所述步骤5中的分别将每组距离数据r₁、r₂、r₃转化为竖直向和水平向的位移分量，具体操作过程如下：1）以基板上三个霍尔位移传感器构成的等边三角形的中心作为原点建立坐标系，分别得到三个霍尔式位移传感器的坐标值（a₁，b₁）、（a₂，b₂）和（a₃，b₃）；将某组距离数据r₁、r₂、r₃以及（a₁，b₁）、（a₂，b₂）和（a₃，b₃）代入下列方程组求解，得到某次采集数据时标点在坐标系中的坐标（m，n）；$\left\{\begin{array}{c}{(m-a_1)}^2+{(n-b_1)}^2=r_1^2\\ {(m-a_2)}^2+{(n-b_2)}^2=r_2^2\\ {(m-a_3)}^2+{(n-b_3)}^2=r_3^2\end{array}\right.$式中，（a₁，b₁）、（a₂，b₂）和（a₃，b₃）分别是三个霍尔位移传感器的坐标值；r₁、r₂和r₃分别是标点到三个霍尔位移传感器的距离；2）按照1）的方法处理每组距离数据，得到每次采集数据时标点在坐标系中的坐标（m₁，n₁），（m₂，n₂），……，（m_n,n_n），其中，n表示采集次数；3）分别将相邻两次采集数据时标点的坐标相减，得到标点的n组位移变化量，即为试验期内岩土模型内部标点在采集周期内的竖直向位移分量和水平向位移分量（Δm,Δn）。