CN101476862B - 用于测量地质力学模型内部位移的应变式内部位移测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开的用于测量地质力学模型内部位移的应变式内部位移测试仪，其特征在于该测试仪是由应变仪主机、应变仪副机和内部位移感应仪构成，其中内部位移感应仪为一个或一个以上，并通过其上的感应引出线与应变仪副机以半桥自补方式连接，应变仪副机再与应变仪主机连接。本发明不仅填补了目前尚没有适用于地质力学模型试验的内部位移测试仪器的空白，而且为研究并掌握岩体断层、破碎带及软弱夹层等不连续结构随超载倍数的变化而发生的内部位移变化过程提供帮助，进而为评价相应工程的整体稳定安全度提供依据。本发明设计巧妙，结构简单，测试精确。

Description

用于测量地质力学模型内部位移的应变式内部位移测试仪

技术领域

本发明属于测量装置技术领域，具体涉及一种用于测量地质力学模型内部位移的应变式内部位称测试仪。

背景技术

随着大、中型水电工程的迅速发展和建设，越来越多的水工建筑物，如大坝、厂房、隧洞、地下电站和高边坡等都会修建在具有复杂地质构造的岩基上或岩体内，这类建筑物的抗滑稳定性、地基的变形及整体稳定性、岩体高边坡的稳定问题，地下结构的围岩稳定等都是水电工程设计、修建时必须要了解、掌握和解决的问题。而这些问题可通过某水电工程的地质勘探资料，先建立相应的地质力学模型，然后对该模型施加相应的荷载进行试验，即地质力学模型试验来解决。

地质力学模型试验又称地力学模型试验或岩石力学模型试验，具体是指与工程及其岩石地基有关的、能反映出一定范围内具体工程地质构造条件的一类模型试验，试验的主要目的是研究大坝与地基的极限承载能力，反映结构和地基的破坏形态，了解地基的变形分布特性，分析破坏机理，确定整体稳定安全度。

在地质力学模型试验研究过程中，岩体内的断层、破碎带及软弱夹层等不连续结构面对结构的应力分布和变形状态有着重要的影响。因此掌握在试验过程中不连续结构面的相对位移变化情况尤为重要。但是目前尚没有适用于模型试验的内部位移测试仪器。

发明内容

本发明的目的是针对在地质力学模型试验研究过程中，目前尚没有适用于模型试验的内部位移测试仪器的现状，提供一种应变式内部位移测试仪。

本发明提供的用于测量地质力学模型内部位移的应变式内部位移测试仪，其特征在于该测试仪是由内部位移感应仪、应变仪副机和应变仪主机构成，其中内部位移感应仪为一个或一个以上，并通过其上的感应引出线与应变仪副机以半桥自补方式连接，应变仪副机再与应变仪主机连接。

上述应变式内部位移测试仪中的每个内部位移感应仪都是由底盒、弹簧片、电阻应变片、滑动盖构成，底盒为一个两侧和上部均开放的矩形盒，盒内一侧端部有一固定块，弹簧片一端置于其上，并由一压片和螺钉固定，使弹簧片位于盒中部，其另一端悬臂伸向底盒的另一侧；电阻应变片为两片，分别固定于弹簧片中段的上下两面，将两电阻应变片其中的两脚连接作为公共脚B，而其余两脚为工作脚A、C，并通过各自的感应引出线依次与应变仪副机、应变仪主机连接；滑动盖为一个与底盒大小匹配的平盖，盖面上有一向上凸起的推动块，而盖下方有一位于底盒内并向弹簧片悬臂端下斜的滑动板，板端与弹簧片悬臂端滑动连接。

使用时，内部位移感应仪需要埋设在地质力学模型岩体内，但在内部位移感应仪埋设之前要先进行标定，以获得应变和位移的关系曲线。标定过程为：根据惠斯通电桥原理将每个内部位移感应仪中电阻应变片的A、B、C脚引出线以半桥自补方式与应变仪副机连接，并将应变仪主机设定成半桥自补式。开始标定时，记录初始位移和应变，之后将内部位移感应仪的滑动盖朝运动方向运动一段距离后，用接触式电感位移数显仪(如SP-10B位移数显仪)测定位移大小，用应变仪主机记录应变大小，然后依次推动滑动盖，记录位移和应变大小，最后得到位移和应变的关系曲线，根据该曲线即可获得此内部位移感应仪的标定系数(即该曲线的斜率)。

将每个已注明编号的内部位移感应仪的系数标定之后，即可将内部位移感应仪埋设在根据地质资料做成的地质力学模型内设计的岩体断层、破碎带及软弱夹层等不连续结构部位，埋设的方向要使内部位移感应仪滑动盖上凸起的推动块能随着岩体断层、破碎带及软弱夹层运动(根据地质资料进行整体受力分析初步确定相对位移趋势而定的)而被推动，从而带动滑动盖移动，滑动盖一移动，与其滑动连接的弹簧片即回复变形，弹簧片的回复变形又使固定其上的电阻应变片变形，并输出一个电信号给应变仪副机、应变仪主机，用应变仪主机记录应变变化过程，再由标定系数即可得出位移变化过程，这样就可获得不连续结构面的相对位移随超载倍数的变化过程趋势，为评价相应工程的整体稳定安全度提供依据。

为了使测试更为灵敏准确，本发明还采取了以下技术措施：

1、在内部位移感应仪的弹簧片悬臂端端头上方安装有一滑动珠，使滑动板与弹簧片由线接触变为点接触，减少了因摩擦而带来的影响。

2、在内部位移感应仪的滑动板端头与滑动盖之间有一限位固定块，使滑动板的位置不会因材料的性质而发生变化，影响测试的精准。

本发明具有以下优点：

1、本发明不仅填补了目前尚没有适用于地质力学模型试验的内部位移测试仪器的空白，而且为研究并掌握岩体断层、破碎带及软弱夹层等不连续结构随超载倍数的变化而发生的内部位移变化过程提供帮助，进而为评价相应工程的整体稳定安全度提供依据。

2、本发明设计巧妙，结构简单，测试精确。

附图说明

图1为本发明测试仪连接关系框图；

图2为本发明的内部位移感应仪的主视结构示意图；

图3为本发明的内部位移感应仪的俯视结构示意图；

图4为本发明内部位移感应仪中的滑动盖运动一段距离后的主视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出实施例以对本发明作出进一步说明，但所给出的实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，因而本专业的技术人员根据上述本发明的内容和设计思想所作出的非本质的改进和调整也应属于本发明的保护范围。

实施例

如图1所示，本发明提供的用于测量地质力学模型内部位移的应变式内部位移测试仪是由内部位移感应仪1、应变仪副机2和应变仪主机3构成，其中内部位移感应仪1为一个或一个以上，并通过其上的感应引出线11与应变仪副机2以半桥自补方式连接，应变仪副机2再与应变仪主机3连接，并将应变仪主机3设定成半桥自补式。

其中应变仪副机2和应变仪主机3可采用日本共和公司生产UCAM系列应变仪主机和副机，但不局限该公司生产的应变仪。本实施例具体采用的是日本共和公司生产的UCAM-70A应变仪副机和主机。

内部位移感应仪1为一个或一个以上，具体个数可根据某个具体水电工程的地质力学模型的需要确定，但每一个内部位移感应仪1都是由底盒4、弹簧片6、电阻应变片10、滑动盖12构成，如图2、3所示。其中底盒4为一个两侧和上部均开放的矩形盒，盒内一侧端部粘接有一固定块5，弹簧片6一端置于其上，并由一压片7和螺钉8固定，使弹簧片6位于盒中部，其另一端悬臂伸向底盒的另一侧，该端头上方安装有一滑动珠9。电阻应变片10为两片，分别粘贴于弹簧片6中段的上下两面，将两电阻应变片10(一片只有两个脚)其中的两脚连接作为公共脚B，而其余两脚为工作脚A、C，并通过各自的感应引出线11与应变仪副机2以半桥自补方式连接。滑动盖12为一个与底盒大小匹配的平盖，盖面上有一向上凸起的推动块13，本实施例的推动块13位于固定块5一侧的滑动盖12的盖面上，而盖下方有一位于底盒4内并向弹簧片6悬臂端下斜的滑动板14，该滑动板14端头与滑动盖12之间有一限位固定块15，板下端面与弹簧片6悬臂端的滑动珠9滑动连接。滑动板14可随内部位移感应仪被埋处岩体断层、破碎带及软弱夹层运动推动的推动块的运动而在弹簧片6悬臂端的滑动珠9上滑动，见图4，使粘贴其上的电阻应变片10输出不同的电信号给应变仪副机2、应变仪主机3，由应变仪主机3记录应变变化过程，再由标定系数即可得出位移变化过程。

Claims (3)

1.用于测量地质力学模型内部位移的应变式内部位移测试仪，其特征在于该测试仪是由内部位移感应仪(1)、应变仪副机(2)和应变仪主机(3)构成，其中内部位移感应仪(1)为一个或一个以上，并通过其上的感应引出线(11)与应变仪副机(2)以半桥自补方式连接，应变仪副机(2)再与应变仪主机(3)连接，而每个内部位移感应仪(1)都是由底盒(4)、弹簧片(6)、电阻应变片(10)、滑动盖(12)构成，底盒(4)为一个两侧和上部均开放的矩形盒，盒内一侧端部有一固定块(5)，弹簧片(6)一端置于其上，并由一压片(7)和螺钉(8)固定，使弹簧片(6)位于盒中部，其另一端悬臂伸向底盒(4)的另一侧；电阻应变片(10)为两片，分别固定于弹簧片(6)中段的上下两面，将两电阻应变片(10)其中的两脚连接作为公共脚B，而其余两脚为工作脚A、C，并通过各自的感应引出线(11)依次与应变仪副机(2)、应变仪主机(3)连接；滑动盖(12)为一个与底盒(4)大小匹配的平盖，盖面上有一向上凸起的推动块(13)，而盖下方有一位于底盒(4)内并向弹簧片(6)悬臂端下斜的滑动板(14)，板端与弹簧片(6)悬臂端滑动连接。

2.根据权利要求1所述的用于测量地质力学模型内部位移的应变式内部位移测试仪，其特征在于在弹簧片(6)悬臂端端头上方有一滑动珠(9)。

3.根据权利要求1或2所述的用于测量地质力学模型内部位移的应变式内部位移测试仪，其特征在于在滑动板(14)端头与滑动盖(12)之间有一限位固定块(15)。

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