专利名称：台阶孔式轴向变形测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型用于岩土工程学科的原位试验，以测量并确定岩体中的应力状态。
背景技术：
岩体应力是影响岩体工程安全性的一个重要因素，因此，对于中大型岩体工程而言，岩体应力测量是一项不可缺的工作。岩体应力测量最常用的方法是应力解除法，或称套钻法(Over coving)。这种方法的步骤是，先用φ75～130mm钻头钻至被测处；然后在孔底钻一φ36mm的小孔，再在小孔中安装位移传感器，或直接在孔底或孔壁粘贴应变片；最后进行套钻，以解除周边应力，同时测量传感器或应变片的变化并通过理论公式计算应力。理论及现场对比试验结果均表明，采用位移传感器的方法较为合理、可靠，但是在一个直径仅为36mm、长约为300mm的小孔中安装3个以上的轴向位移计非常困难，因此长期的采用这种方法仅限于测量二维应力，若需得到三维应力则需在三个交汇的钻孔中测量，大大增加了工作量，从而限制了该法的实用价值。因此，轴向变形测量限制了套钻法的应用。
发明内容
为了解决轴向变形测量中限制套钻法的应用问题，本实用新型提出一种台阶孔式轴向变形测量装置。该装置用圆心不同直径的台阶孔，台阶孔φ50mm、中心孔φ36mm取代过去的同径小孔，在台阶面上安装位移传感器，在中心孔中安装固定头，并用刚性联杆(8)将位移传感器与固定头相联，因此位移传感器与固定头之间的岩体轴向变形就可以通过位移传感器可靠地测量出来。为了降低台阶面各处不均匀轴向变形引起的误差，位移传感器设计成十字形四触头(若需要还可设计成双十字形入触头)，取四个触头的测量平均值为轴向变形值，可使测量结果更可靠。十字形的每一个臂均为一等强度悬臂梁，梁的上下两面各贴一片应变片，组成桥。用其测量垂直于梁平面方向的位移，灵敏度可达0.0001mm。
附图1是台阶孔式轴向变形测量装置结构图具体实施方式
结合附图对本实用新型作进一步详细说明。该装置用于原位测量岩体应力试验，由台阶式钻孔、十字型等强度悬臂梁式位移传感器、刚性联杆和固定头组成。在套钻孔底部打一同心台阶孔，用粘胶或膨胀木将固定头固定在台阶孔的中心孔中，将位移传感器的四个触头紧贴在台阶孔的台阶面上，位移传感器与固定头用联杆相联。当断续套钻时，位于传感触头与固定头之间的岩芯段的轴向位移就可以被可靠地测量。图中，钻φ75～130mm的解除孔(1)至被测点，附近并平整台阶孔口(2)。钻φ50mm的台阶孔(3)，长约200mm，并平整台阶孔底(4)。钻中φ36mm的中心孔(5)，长约150mm，至中心孔底(6)。先将固定头(7)上的膨胀木浸水，然后迅速将固定头(7)、刚性联杆(8)、轴向位移传感器(9)作为一个整体放入孔中，而轴向位移传感器(9)的四个触头(10)在台阶孔底(4)上。固定头与台阶面距离为110mm。将固定头固定，并将位移传感器联线并调零。用φ75～130mm的环形钻头套钻至解除孔底(11)，折断岩芯，并读取轴向变形测量值。
权利要求1.一种用于原位测量岩体应力试验的台阶孔式轴向变形测量装置，由台阶式钻孔、十字型等强度悬臂梁式位移传感器、刚性联杆和固定头组成。其特征是用同心，但不同直径台阶孔的台阶面作为着力点；十字型等强度悬臂梁式位移传感器每一个臂均为一等强度悬臂梁，梁的上下两面各贴一片应变片；在套钻孔底部打一同心台阶孔，用粘胶或膨胀木将固定头(7)固定在台阶孔的中心孔(5)中，将位移传感器(9)的四个触头(10)紧贴在台阶孔的台阶面上，位移传感器(9)与固定头(7)用联杆(8)相联，当断续套钻时，能可靠测量位于传感触头与固定头之间的岩芯段的轴向位移。
专利摘要一种用于原位测量岩体应力试验的台阶孔式轴向变形测量装置，由台阶式钻孔、十字型等强度悬臂梁式位移传感器、刚性联杆和固定头组成。在套钻孔底部打一同心台阶孔，用粘胶或膨胀木将固定头固定在台阶孔的小孔中，将位移传感器的四个触头紧贴在台阶孔的台阶面上，位移传感器与固定头用联杆相联。当断续套钻时，位于传感触头与固定头之间的岩芯段的轴向位移就可以被可靠地测量。实验室标定试验表明，该装置灵敏度系数为0.0001mm/με，线性范围0.5mm，标准偏差0.999。
文档编号G01L1/20GK2591602SQ02290599
公开日2003年12月10日 申请日期2002年12月24日 优先权日2002年12月24日
发明者章光, 李光煜, 胡斌, 唐新建 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所