一種土石混合體或混凝土內(nèi)部應力測試裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及模型試驗裝置技術領域，具體涉及一種土石混合體及混凝土內(nèi)部應力測試裝置。
【背景技術】
[0002]地下工程中諸如隧道、井巷、基礎等結(jié)構(gòu)構(gòu)件在專業(yè)設計師設計之后，需要進行一定比例的相似模擬試驗，以研宄其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、耐久性及其他方面的性能。通常試驗方法為外部加載并采用相關數(shù)據(jù)采集儀器收集試驗數(shù)據(jù)，例如隧道模型在加工制作完畢之后，放入相關試驗加載系統(tǒng)中，對其安全穩(wěn)定性進行加載試驗，需要采集的數(shù)據(jù)一般為荷載、位移、應變。加載荷載與外部的位移、應變數(shù)據(jù)可以由簡單的測量儀器得出，但一個結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性能評估還需要對其內(nèi)部的試驗數(shù)據(jù)進行詳細的分析與研宄。根據(jù)多數(shù)工程結(jié)構(gòu)的破壞實例，內(nèi)部微裂縫的發(fā)展、擴張與貫穿是造成隧道、井巷等地下工程開裂或漏水的根源，極大影響了工程的安全穩(wěn)定性能，因此試驗構(gòu)件的內(nèi)部數(shù)據(jù)采集對于工程結(jié)構(gòu)的設計與修改尤為重要。
[0003]目前，試驗構(gòu)件內(nèi)部數(shù)據(jù)采集方法通常有以下三種途徑:(1)通過媒介如內(nèi)部鋼筋粘貼應變片；(2)內(nèi)部預埋光纖光柵應變傳感器；(3)試驗構(gòu)件經(jīng)過相應切口測量。第一種是目前常見的內(nèi)部應力-應變測量方法，但該方法只能運用于構(gòu)件內(nèi)部有媒介如鋼筋骨架的情況下，例如混凝土梁、板、柱，而對于隧道、路基、粧基等土工構(gòu)件模型，一般為土石混合體或素混凝土，該方法顯然無法運用，同時該方法在鋼筋上粘貼應變片后需要涂抹大量環(huán)氧樹脂膠及紗布纏繞，對小尺寸構(gòu)件內(nèi)部原始應力分布有一定影響。第二種方法是在工程結(jié)構(gòu)模型澆筑之前將光纖光柵傳感器預埋于模具內(nèi)部指定位置，然后澆筑土石材料或混凝土，該方法主要用于試驗構(gòu)件內(nèi)部無鋼筋或其他媒介供粘貼應變片的情況，但光纖光柵傳感器造價較高，同時若測量環(huán)向應力與軸向應力，需要在構(gòu)件內(nèi)部不同方向埋置多件，對于試驗構(gòu)件內(nèi)部的應力狀態(tài)影響較大，因而目前常用光纖光柵傳感器采集徑向應變這單一情況。第三種情況是在試驗結(jié)束后，對試驗構(gòu)件切口并用百分表等儀器測量試驗構(gòu)件內(nèi)部，但該方法無法測得試驗構(gòu)件內(nèi)部數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，同時開口位置對于結(jié)果的影響較大，精度不高，不是科研工作的理想方法。
[0004]目前隧道、巷道等工程結(jié)構(gòu)已經(jīng)向大跨境、大埋深等方向發(fā)展，地質(zhì)條件愈加復雜，伴隨深部地下工程圍巖出現(xiàn)的各種超常響應現(xiàn)象，其所造成的隧道開裂、漏水等情況造成工程結(jié)構(gòu)暫停使用的例子時常發(fā)生。因此，迫切需要一種改進的試驗設備與方法，能夠真實、準確、合理、科學的分析隧道、路基等土工模型構(gòu)件在試驗過程中的內(nèi)部力學機理，為工程結(jié)構(gòu)的設計提供可靠依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有土石混合體或混凝土內(nèi)部應力-應變測試裝置的不足，而提供一種準確性良好，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的土石混合體或混凝土內(nèi)部應力測試裝置。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:一種土石混合體或混凝土內(nèi)部應力測試裝置，包括環(huán)向應力圈、水平應力軸、豎向應力軸、兩端弧狀托盤、數(shù)據(jù)采集儀、安全控制器、膠基應變片，所述環(huán)向應力圈環(huán)向焊接于水平應力軸外部，水平應力軸垂直焊接于豎向應力軸，兩端弧狀托盤垂直焊接于豎向應力軸兩端，膠基應變片分別設置于環(huán)向應力圈、水平應力軸及豎向應力軸表面，所述膠基應變片通過導線與安全控制器相連接，安全控制器引出的導線穿過兩端弧狀托盤與數(shù)據(jù)采集儀相連接，數(shù)據(jù)采集儀通過導線與電腦相連接。
[0007]進一步，所述安全控制器主要由導線、與導線相隔離的導軌、變形控制端、絕緣箱組成，所述安全控制器與電源及指示燈相連接，所述安全控制器設置于水平應力軸兩側(cè)。
[0008]進一步，由2根豎向應力軸成十字交叉狀焊接于環(huán)形應力圈內(nèi)部，每根豎向應力軸等間距設置有4片膠基應變片，所述環(huán)向應力圈外環(huán)表面弧度每隔60°設置有I片膠基應變片，所述水平應力軸等間距設置有若干膠基應變片，各膠基應變片通過導線用膠水粘貼于水平應力軸表面。
[0009]進一步，所述豎向應力軸中間預留有孔洞，所述水平應力軸穿過預留孔洞與豎向應力軸相焊接。
[0010]進一步，所述環(huán)向應力圈、水平應力軸、豎向應力軸均采用特制噴砂鋼材料制成。
[0011]本發(fā)明所采用的技術方案具有以下有益效果:
[0012]1、本發(fā)明中應力測試裝置由環(huán)向應力圈、水平應力軸、豎向應力軸及兩端弧狀托盤組成，能同時測得結(jié)構(gòu)工程構(gòu)件內(nèi)部多個方向的應力數(shù)據(jù)，繪制成應力-應變規(guī)律曲線后，使工程結(jié)構(gòu)應力分析更加全面。
[0013]2、膠基應變片可以在應力測試裝置上面粘貼多組，有效降低在試驗過程中，因為試驗方法或手段的差異，造成膠基應變片失效的概率。
[0014]3、各組膠基應變片導線，可以粘貼于水平應力軸表面，并通過水平應力軸兩端的兩端弧狀托盤預留孔洞伸出試驗構(gòu)件，最大程度降低膠基應變片導線過多所造成的工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力的擾動。
[0015]4、安全控制器在土工試驗加載后期機械荷載很大的情況下，當試驗構(gòu)件將要發(fā)生大變形時能提前預知并發(fā)出警示信息到電腦上，此時可以提示相關試驗人員，在近距離觀測裂縫或者其他信息的情況下做一定的防護措施。
[0016]5、水平應力軸兩邊所焊接的兩端弧狀托盤，在土石混合體或混凝土內(nèi)部對整個試驗裝置能夠起到優(yōu)良的錨固作用，便于定位，不易受試驗過程中的擾動影響，解決了現(xiàn)有應力測試元件在試樣內(nèi)部容易錯位的問題。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的試驗裝置結(jié)構(gòu)組裝示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明的環(huán)向應力圈及豎向應力軸組裝結(jié)構(gòu)縱剖面圖；
[0019]圖3為本發(fā)明的安全控制器內(nèi)部電路示意圖；
[0020]圖中:1、環(huán)向應力圈；2、水平應力軸；3、豎向應力軸；4、兩端弧狀托盤；5、數(shù)據(jù)采集儀；6、安全控制器；7、膠基應變片；8、電腦；9、導線；10、導軌；11、變形控制端；12、絕緣箱。