应力测量装置和应力测量方法

本说明书涉及测量，尤其涉及一种应力测量装置和应力测量方法。

背景技术：

1、应力是由于重力和地壳运动等因素所产生的应力状态。应力的准确测量，有助于地震学家准确认识地壳运动规律、预测地震活动以及断层的运动规律，更好地理解地震的发生机制和规律，并提供更准确的地震预警和风险评估；有助于石油工程师确定最佳开采方法，以最大限度地提高资源的采收率，并降低开采过程中可能出现的地质灾害风险。

2、在相关技术中，可以采用预埋法测量应力。预埋法通过将应力测量装置埋设在待测对象内部以测量应力。预埋法采用的应力测量装置主要包括基于传感式或振弦式土压力盒等。这些应力测量装置在高应力状态下的稳定性较差，容易发生破坏或者蠕变变形，造成测量误差。并且只能测量某个特定方向上的应力值，在应用上也具有很大的局限性。

技术实现思路

1、本说明书实施例提供一种应力测量装置和应力测量方法，用于提高应力测量的准确性。

2、本说明书实施例提了供一种应力测量装置，包括：

3、金属应力盒，所述金属应力盒包括金属盒体和设置在金属盒体表面上的应变花，每个表面上的应变花包括n个应变片，所述n个应变片在表面上沿n个测量方向布置，所述n个测量方向相交于金属盒体的顶点，所述n为大于或等于3的正整数；

4、应力确定设备，用于根据应变片的应变数据，确定金属应力盒对应的应力值。

5、本说明书实施例还提供了一种应力测量方法，包括：

6、将金属应力盒埋设在待测对象内部；所述金属应力盒包括金属盒体，所述金属盒体的表面设置有应变花，每个表面的应变花包括n个应变片，所述n个应变片在表面上沿n个测量方向布置，所述n个测量方向在金属盒体的顶点处相交，所述n为大于或等于3的正整数；

7、根据应变片的应变数据，确定待测对象在多个方向上的应力值。

8、本说明书实施例的应力测量装置，通过在金属盒体的表面设置应变花的方式，将因应力作用而导致的金属盒体的变形转化为应变花中应变片的变形，实现应力的测量。所述应力测量装置，具有结构简单、制作方便且在高约束应力状态下具有很强的稳定性，不容易发生破坏或者蠕变变形。所述应力测量装置不仅可应用于高应力状态的深部岩体工程，而且可为处于高应力状态下混凝土中应力状态的测量提供了简便而又精确的测量手段。

9、本说明书实施例的应力测量方法，可以将金属应力盒埋设在待测对象内部；可以根据应变片的应变数据，确定待测对象在多个方向上的应力值。这样通过在金属盒体的表面设置应变花的方式，可以准确测量待测对象的三向应力状态。

技术特征：

1.一种应力测量装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的应力测量装置，其特征在于，所述金属盒体的形状为长方体，所述金属盒体的各个表面设置有应变花，所述n个应变片包括3个应变片，所述3个应变片中2个应变片的测量方向与表面的边平行，另外1个应变片的测量方向与表面的对角线平行。

3.根据权利要求1所述的应力测量装置，其特征在于，所述金属盒体的形状为长方体，所述金属盒体的各个表面设置有应变花；所述金属盒体包括第一组表面和第二组表面；所述第一组表面包括共第一顶点的3个第一表面，所述第二组表面包括共第二顶点的3个第二表面；对于所述第一组表面中的每个第一表面，该第一表面上的n个应变片所对应的n个测量方向相交于第一顶点的对角顶点；对于所述第二组表面中的每个第二表面，该第二表面上的n个应变片所对应的n个测量方向相交于第二顶点的对角顶点。

4.根据权利要求2所述的应力测量装置，其特征在于，对于所述金属盒体上相对的2个表面，其中一个表面上的应变花可通过对另一个表面上的应变花旋转90°得到。

5.一种应力测量方法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述金属盒体的形状为长方体，所述金属盒体的各个表面设置有应变花；所述确定待测对象在多个方向上的应力值，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述n个应变片包括3个应变片，其中2个应变片的测量方向与表面的边平行，另外1个应变片的测量方向与表面的对角线平行；

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述计算待测对象在多个方向上的应力值，包括：

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述对待测对象的应力值进行修正，包括：

技术总结
本说明书涉及测量技术领域，尤其涉及一种应力测量装置和应力测量方法。其中所述应力测量装置包括：金属应力盒，所述金属应力盒包括金属盒体和设置在金属盒体表面上的应变花，每个表面上的应变花包括n个应变片，所述n个应变片在表面上沿n个测量方向布置，所述n个测量方向在金属盒体的顶点处相交，所述n为大于或等于3的正整数；应力确定设备，用于根据应变片的应变数据，确定金属应力盒对应的应力值。本说明书实施例具有结构简单、制作方便且在高约束应力状态下具有很强的稳定性，不容易发生破坏或者蠕变变形，从而可以提高应力测量的准确性。

技术研发人员：安峰辰,何嘉玫,李思,李刚,唐宇恒
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21