一种适用于岩石力学试验的试块内部温度测量系统

1.本实用新型属于岩石力学试验测量领域，更具体涉及一种适用于岩石力学试验的试块内部温度测量系统，适用于一般岩石力学试验的试块内部温度采集，特别能适用于需要刚性围压加载方式对岩样施加压力的试验条件下的温度采集。


背景技术：

2.温度是影响岩石力学性质的重要因素之一。岩石受力破坏的过程，是一种能量积累到释放的过程，例如，隧道施工中常见的岩爆问题。能量的变化往往也涉及到温度的改变。同时，自然界中地质条件复杂，从地壳浅表到深部都有许多地温较高区域。围岩温度可达到上百摄氏度。在工程领域，许多施工过程都伴随着大量的热量产生，如钻探，爆破，强力夯实法地基处理等。岩石温度有常见的三种来源：地温，自然破坏，人工破坏。
3.目前，许多温度传感器都能适应一定工况下的温度测量。
4.可调控岩石试件温度的试验方法及装置(cn 109238828 a)，在岩石样本中的布置管路，对岩石进行测温和温度调控。但是测温部分不依靠管路，影响岩石的力学性能。
5.一种用于测量低温三轴力学试验过程中试块内部温度的装置(cn103454012b)能够通过预先埋置在试块种的热敏电阻传感器，测量试验过程试验内部的温度变化。但是容易受水和周围电磁干扰，记录的是传感器沿线各点的温度变化，热敏电阻只能记录一个点的温度。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种适用于岩石力学试验的试块内部温度测量系统，可测岩样内部范围内温度，同时对试块力学性质的影响降到最低，一定程度上克服了外部环境对测量精度的影响。同时，对布线上进行了优化，使其能够适应常规岩石力学试验围压加载的情况。
7.一种适用于岩石力学试验的试块内部温度测量系统，包括分布式敏感光纤，还包括集线保护板，集线保护板内设置有集线通道，集线保护板上开设有与集线通道连通的连通孔，集线通道内设置有与分布式敏感光纤对应的光纤环形器、激光器和探测器，分布式敏感光纤穿过连通孔与光纤环形器的收发端连接，激光器与光纤环形器的单向接收端连接，探测器与光纤环形器的单向发送端连接。
8.一种适用于岩石力学试验的试块内部温度测量系统，还包括硅胶转换头，硅胶转换头一端卡设在连通孔，硅胶转换头另一端设置在集线通道内。
9.所述的集线通道为多条，各条集线通道平行设置，每条集线通道与多个连通孔连通，集线通道端部与集线保护板上的数据线穿孔连通，集线通道内的各个探测器的数据线均通过数据线穿孔引出。
10.如上所述的集线保护板与传力板相抵
11.本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：
12.1.体积小，结构简单，成本低。
13.2.布置在试块内部进行测量，灵敏度强、精度高、性能稳定。
14.3.传输的是光信号，不受电磁干扰，抗电磁干扰能力强。
15.4.适用于有围压的岩石力学试验，不会因为外部压力破坏传感器结构。
16.5.绝缘的特性，适用于易燃、易爆、高压等环境。
17.6.可与计算机系统结合，实现多功能、智能化的测量，且容易对被测信号进行远程监控。
18.7.与其他传感器相比，强度低，易脆断，不会对试块的力学性质造成过大影响。
19.8.分布式设计，重点地区可加密测量，保证疏密有致，提高利用率。
附图说明
20.图1为本实用新型示意图；
21.图2为集线保护板的透视图；
22.图3为集线通道的结构示意图；
23.其中：1
‑
分布式敏感光纤，2
‑
集线保护板，3
‑
集线通道，4
‑
连通孔，5
‑
硅胶转换头，6
‑
光纤环形器，7
‑
激光器，8
‑
探测器，9
‑
数据线。
具体实施方式
24.为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
25.一种适用于岩石力学试验的试块内部温度测量系统，能够精准测量试块内部的温度分布已经断点情况。包括分布式敏感光纤1、集线保护板2、集线通道3、连通孔4、硅胶转换头5、光纤环形器6、激光器7、探测器8、数据线9。
26.集线保护板2内设置有集线通道3，集线保护板2上开设有与集线通道3连通的连通孔4，集线通道3内设置有与分布式敏感光纤1对应的光纤环形器6、激光器7和探测器8，分布式敏感光纤1穿过连通孔4与光纤环形器6的收发端连接，激光器7与光纤环形器6的单向接收端连接，探测器8与光纤环形器6的单向发送端连接。
27.集线通道3为多条，各条集线通道3平行设置，每条集线通道3与多个连通孔4连通，集线通道3端部与集线保护板2上的数据线穿孔连通，集线通道3内的各个探测器8的数据线均通过数据线穿孔引出。
28.分布式敏感光纤1是主要的温度探测元件，可以检测沿线各点的温度，断点情况。分布式敏感光纤1以阵列的方式提前预埋到试块中。分布式敏感光纤1末端通过硅胶转换头5伸入集线保护板2内。
29.硅胶转换头5由硅胶制成，硅胶转换头5一端卡设在连通孔4，硅胶转换头5另一端设置在集线通道3内。硅胶转换头5可以使分布式敏感光纤1方向产生90
°
的偏转，达到将同一行的分布式敏感光纤1汇集到集线通道3中。
30.集线保护板2由钢板制成，中间开有多条贯通的集线通道3。每个集线通道3都均匀的开有连通孔4，连通孔4用于分布式敏感光纤1穿入到集线通道内。每个连通孔4处都设置
有硅胶转换头5。供集线保护板2起到定位分布式敏感光纤1，保护和集成光纤环形器6、激光器7，探测器8的功能。在进行岩石力学试验时，集线保护板2与围压室中的传力板接触，从而避免光纤环形器6、激光器7，探测器8直接受力破坏。
31.集线通道3中分布着多组硅胶转换头5、光纤环形器6、激光器7，探测器8。数据线9通过集线保护板2侧面的数据线穿孔将采集到的数据导出。
32.激光器7发射的光信号通过光纤环形器6传输到分布式敏感光纤1，而不会传输到探测器8，分布式敏感光纤1回传的信号通过光纤环形器6传输到探测器8而不会传输到激光器7。
33.激光器7发射出脉冲光信号，通过光纤环形器6传输到分布式敏感光纤1中去。埋设在试块中的分布式敏感光纤1在不同的温度条件下，对脉冲光信号有不同的反应，并且会通过分布式敏感光纤1传输产生回传信号。该回传信号通过光纤环形器6被探测器8捕捉到，并通过数据线9传输出来。对回传信号进行解算，可以得到一条分布式敏感光纤1通路上的温度分布和断点情况等信息。所有的分布式敏感光纤1反应解算结果组合就能实现整个试块范围内的温度测量。
34.分布式敏感光纤1分布的密度是由试验的目的决定的，如有些力学试验存在重点观察部位。这种情况下，该部位附近的分布式敏感光纤1密度增加，从而做到疏密有致，突出重点。
35.分布式敏感光纤1可以确定出断点信息。在正方体试块内平行于xyz三轴方向分别布设多组分布式敏感光纤1，可以描绘出遭到力学破坏的试块中的裂隙三维分布情况。
36.安装时集线保护板2的集线通道3的出口方向尽量朝上，以免围压加载的时候，传力板挤压数据线9。
37.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。