CN102095533A - 一种地质构造模拟实验中的三维应力测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地质构造模拟实验中的三维应力测量装置，其包括应力传感器、应力测试分析仪和计算机，所述应力传感器埋设在实验砂箱内的砂体中，应力传感器通过导线连接实验砂箱外的应力测试分析仪，应力测试分析仪再通过数据线连接计算机。上述应力传感器是以陶瓷材料做成立方体，在立方体内部装有三维加速度传感芯片，在立方体的六面上分别安装六个应力传感芯片。本发明通过埋设在实验砂箱内的砂体中应力传感器，可以测量出埋设处砂体的三维受力情况，其不但可记录其三维方向的应力值，还可记录其自身的三维空间位置状态的变化，从而达到对于地质构造物理模拟实验中应力应变状态的定量化研究。
Description
技术领域
本发明涉及地质构造物理模拟模拟实验中采用应力传感器测量的装置，地质模型在变形过程中，需要在不同位置预埋该传感器装置，通过信号调理装置将传感器的信号传输到计算机，计算机可直接测试出模型中不同位置点的三维应力状态。
背景技术
在以往的地质构造物理模拟中，还没有利用应力传感器测量模型内部应力状态变化的例子。现有文献中有报道利用光纤技术对地质构造模拟模型内部应变进行研究，这也是目前对于模型内部应力应变研究中使用最多的方法，该方法是在模型中预埋应变光纤，在光纤随模型变形过程中观察其内部不同位置应变变化量。但这些光纤应变实验采用的是布里渊的原理方法，其测量的应变是1米内范围的二维方向应变平均值，而且该方法不能测量应力，故对于模型的研究存在较大的局限性。
为了研究模型内部某点位置的三维受力的情况，应在该点位置预埋一个可测试三维方向应力的传感器，且该传感器在模型构造变形时不但可记录其三维方向的应力值，还可记录其自身的三维空间位置状态，从而达到对于地质构造物理模拟实验中应力应变状态的定量化研究，目前国内外还没有此装置。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种地质构造模拟实验中的三维应力测量装置，其可以满足模型内部某点位置的三维受力状态的测量。
本发明所述的地质构造模拟实验中的三维应力测量装置，其包括应力传感器、应力测试分析仪和计算机，所述应力传感器埋设在实验砂箱内的砂体中，应力传感器通过导线连接实验砂箱外的应力测试分析仪，应力测试分析仪再通过数据线连接计算机。
上述应力传感器是以陶瓷材料做成立方体，在立方体内部装有三维加速度传感芯片，在立方体的六面上分别安装六个应力传感芯片。
本发明通过埋设在实验砂箱内的砂体中应力传感器，可以测量出埋设处砂体的三维受力情况，其不但可记录其三维方向的应力值，还可记录其自身的三维空间位置状态的变化，从而达到对于地质构造物理模拟实验中应力应变状态的定量化研究。
附图说明
图1是本发明的示意图，
图2是应力传感器的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的地质构造模拟实验中的三维应力测量装置，其主要包括应力传感器1、应力测试分析仪2和计算机3，其中应力传感器1埋设在实验砂箱内的砂体中，并通过导线4连接实验砂箱外的应力测试分析仪2，应力测试分析仪2再通过数据线5连接计算机3。
如图2，应力传感器1是由陶瓷做成的六面体，其尺寸小于1×1×1cm，六面体内安装了三维加速度芯片6，其六面体表面安装了六个应力传感芯片7。传感器的三维位置芯片测量的位置精度<1%，应力精度<1%。
在实验前，将应力传感器1预埋至实验模型的砂体中，并由计算机3记录初始位置和初始围压的应力值，在模型的砂体变形过程中，通过记录传感器1的三维加速度芯片5的值的变化可记录传感器1的位置状态，同时记录所有应力传感器6的应力值，即可计算该点位置三维应力状态。
本发明提供了一种地质构造模拟实验中的三维应力测量装置的思路及实施方法，具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种地质构造模拟实验中的三维应力测量装置，其特征在于包括应力传感器（1）、应力测试分析仪（2）和计算机（3），所述应力传感器（1）埋设在实验砂箱内的砂体中，应力传感器（1）通过导线（4）连接实验砂箱外的应力测试分析仪（2），应力测试分析仪（2）再通过数据线（5）连接计算机（3）。
2.根据权利要求1所述的地质构造模拟实验中的三维应力测量装置，其特征在于所述应力传感器是以陶瓷材料做成立方体，在立方体内部装有三维加速度传感芯片（6），在立方体的六面上分别安装六个应力传感芯片（7）。
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