專利名稱：臺階孔式軸向變形測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型用于巖土工程學(xué)科的原位試驗，以測量并確定巖體中的應(yīng)力狀態(tài)。
背景技術(shù)：
巖體應(yīng)力是影響巖體工程安全性的一個重要因素，因此，對于中大型巖體工程而言，巖體應(yīng)力測量是一項不可缺的工作。巖體應(yīng)力測量最常用的方法是應(yīng)力解除法，或稱套鉆法(Over coving)。這種方法的步驟是，先用φ75～130mm鉆頭鉆至被測處；然后在孔底鉆一φ36mm的小孔，再在小孔中安裝位移傳感器，或直接在孔底或孔壁粘貼應(yīng)變片；最后進(jìn)行套鉆，以解除周邊應(yīng)力，同時測量傳感器或應(yīng)變片的變化并通過理論公式計算應(yīng)力。理論及現(xiàn)場對比試驗結(jié)果均表明，采用位移傳感器的方法較為合理、可靠，但是在一個直徑僅為36mm、長約為300mm的小孔中安裝3個以上的軸向位移計非常困難，因此長期的采用這種方法僅限于測量二維應(yīng)力，若需得到三維應(yīng)力則需在三個交匯的鉆孔中測量，大大增加了工作量，從而限制了該法的實用價值。因此，軸向變形測量限制了套鉆法的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決軸向變形測量中限制套鉆法的應(yīng)用問題，本實用新型提出一種臺階孔式軸向變形測量裝置。該裝置用圓心不同直徑的臺階孔，臺階孔φ50mm、中心孔φ36mm取代過去的同徑小孔，在臺階面上安裝位移傳感器，在中心孔中安裝固定頭，并用剛性聯(lián)桿(8)將位移傳感器與固定頭相聯(lián)，因此位移傳感器與固定頭之間的巖體軸向變形就可以通過位移傳感器可靠地測量出來。為了降低臺階面各處不均勻軸向變形引起的誤差，位移傳感器設(shè)計成十字形四觸頭(若需要還可設(shè)計成雙十字形入觸頭)，取四個觸頭的測量平均值為軸向變形值，可使測量結(jié)果更可靠。十字形的每一個臂均為一等強(qiáng)度懸臂梁，梁的上下兩面各貼一片應(yīng)變片，組成橋。用其測量垂直于梁平面方向的位移，靈敏度可達(dá)0.0001mm。


附圖1是臺階孔式軸向變形測量裝置結(jié)構(gòu)圖具體實施方式
結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。該裝置用于原位測量巖體應(yīng)力試驗，由臺階式鉆孔、十字型等強(qiáng)度懸臂梁式位移傳感器、剛性聯(lián)桿和固定頭組成。在套鉆孔底部打一同心臺階孔，用粘膠或膨脹木將固定頭固定在臺階孔的中心孔中，將位移傳感器的四個觸頭緊貼在臺階孔的臺階面上，位移傳感器與固定頭用聯(lián)桿相聯(lián)。當(dāng)斷續(xù)套鉆時，位于傳感觸頭與固定頭之間的巖芯段的軸向位移就可以被可靠地測量。圖中，鉆φ75～130mm的解除孔(1)至被測點，附近并平整臺階孔口(2)。鉆φ50mm的臺階孔(3)，長約200mm，并平整臺階孔底(4)。鉆中φ36mm的中心孔(5)，長約150mm，至中心孔底(6)。先將固定頭(7)上的膨脹木浸水，然后迅速將固定頭(7)、剛性聯(lián)桿(8)、軸向位移傳感器(9)作為一個整體放入孔中，而軸向位移傳感器(9)的四個觸頭(10)在臺階孔底(4)上。固定頭與臺階面距離為110mm。將固定頭固定，并將位移傳感器聯(lián)線并調(diào)零。用φ75～130mm的環(huán)形鉆頭套鉆至解除孔底(11)，折斷巖芯，并讀取軸向變形測量值。
權(quán)利要求1.一種用于原位測量巖體應(yīng)力試驗的臺階孔式軸向變形測量裝置，由臺階式鉆孔、十字型等強(qiáng)度懸臂梁式位移傳感器、剛性聯(lián)桿和固定頭組成。其特征是用同心，但不同直徑臺階孔的臺階面作為著力點；十字型等強(qiáng)度懸臂梁式位移傳感器每一個臂均為一等強(qiáng)度懸臂梁，梁的上下兩面各貼一片應(yīng)變片；在套鉆孔底部打一同心臺階孔，用粘膠或膨脹木將固定頭(7)固定在臺階孔的中心孔(5)中，將位移傳感器(9)的四個觸頭(10)緊貼在臺階孔的臺階面上，位移傳感器(9)與固定頭(7)用聯(lián)桿(8)相聯(lián)，當(dāng)斷續(xù)套鉆時，能可靠測量位于傳感觸頭與固定頭之間的巖芯段的軸向位移。
專利摘要一種用于原位測量巖體應(yīng)力試驗的臺階孔式軸向變形測量裝置，由臺階式鉆孔、十字型等強(qiáng)度懸臂梁式位移傳感器、剛性聯(lián)桿和固定頭組成。在套鉆孔底部打一同心臺階孔，用粘膠或膨脹木將固定頭固定在臺階孔的小孔中，將位移傳感器的四個觸頭緊貼在臺階孔的臺階面上，位移傳感器與固定頭用聯(lián)桿相聯(lián)。當(dāng)斷續(xù)套鉆時，位于傳感觸頭與固定頭之間的巖芯段的軸向位移就可以被可靠地測量。實驗室標(biāo)定試驗表明，該裝置靈敏度系數(shù)為0.0001mm/με，線性范圍0.5mm，標(biāo)準(zhǔn)偏差0.999。
文檔編號G01L1/20GK2591602SQ02290599
公開日2003年12月10日 申請日期2002年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月24日
發(fā)明者章光, 李光煜, 胡斌, 唐新建 申請人:中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所