CN109839239A - 双轴应力仪及应力检测系统 - Google Patents

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詹姆斯·刘
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Abstract

本发明涉及安全监测领域，具体涉及一种双轴应力仪及应力检测系统。双轴应力仪包括：安装杆，所述安装杆中部设有凹陷结构，所述凹陷结构与所述安装杆轴线垂直的横截面为矩形，所述安装杆尾部为柱体，所述柱体内至少包含一条具有沿其轴向贯通所述柱体的通道；还包括第一应力片和第二应力片，所述第一应力片和所述第二应力片分别可拆卸地设置在所述凹陷结构处两个正交的侧面上，并通过所述通道将所述第一应力片和所述第二应力片的信号输出线引向所述安装杆外，所述第一应力片和所述第二应力片用于检测两个正交方向的应力。本发明的双轴应力仪及应力检测系统，结构简单、安装方便。

Description

双轴应力仪及应力检测系统
技术领域
本发明涉及安全监测领域，具体涉及一种双轴应力仪及应力检测系统，适用于矿井、尾矿库(坝)、尾砂固结处置体、土质边坡、矿山排土场、山体滑坡易发地段等场所的监测。
背景技术
对于矿井、尾矿库(坝)、尾砂固结处置体、土质边坡、矿山排土场、山体滑坡易发地段等场所的稳定性监测，十分重要。其中，获取上述这些场所的应力值是一个非常关键的监测数据。
中国专利申请CN104296804A公开了一种充填体破坏失稳前兆信息监测及预警方法，其中，获取应力值是这样实现的：根据钻孔应力计的尺寸，垂直采场充填体暴露面实施钻孔，钻孔直径应比钻孔应力计尺寸稍大2～3mm，以便预留安装钻孔应力计空间；钻孔深度在3～5m以上，以便测量到充填体内部信息，施工完钻孔后需及时安装，以防塌孔；安装时，采用特制的安装导杆以确保钻孔应力计压力枕的受力面与充填体受力方向保持一致，钻孔应力计安装到位后，将安装导杆退出；然后，通过液压油泵给压力枕施加初始压力，直到压力枕与充填体完整接触，应力表显示的应力达到恒定值时，停止加压；等待应力状态完全稳定后(五分钟后)，记录此时数显应力仪的应力值并计为初始应力值σ0，以后通过数显应力仪分别测量充填体的应力值σt，并与前一次记录的应力值对比，得到充填体前后测量时间间隔的应力改变量，用来掌握充填体受力变化情况。
从上述专利申请的技术方案可以看出，应力计的安装十分复杂，并且从其说明书和附图的内容来看，其只能获取单轴应力值。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供的双轴应力仪及应力检测系统，结构简单、安装方便。
第一方面，本发明提供了一种双轴应力仪，包括：
安装杆，所述安装杆中部设有凹陷结构，所述凹陷结构与所述安装杆轴线垂直的横截面为矩形，所述安装杆尾部为柱体，所述柱体内至少包含一条具有沿其轴向贯通所述柱体的通道；
还包括第一应力片和第二应力片，所述第一应力片和所述第二应力片分别可拆卸地设置在所述凹陷结构处两个正交的侧面上，并通过所述通道将所述第一应力片和所述第二应力片的信号输出线引向所述安装杆外，所述第一应力片和所述第二应力片用于检测两个正交方向的应力。
本发明的双轴应力仪可以使应力片沿着通道所限定的轨迹，被钉入诸如岩石、煤层、沙土等的深部，以获取矿井、尾矿库(坝)、尾砂固结处置体、土质边坡、矿山排土场、山体滑坡易发地段等场所的两个轴向应力值，可以深入岩石、煤层、沙土深部，对矿井、尾矿库(坝)、尾砂固结处置体、土质边坡、矿山排土场、山体滑坡易发地段等场所进行检测，结构简单、安装方便，只需要安装一根双轴应力仪即可得到上述场所内两个方向的应力值，减少了施工工人的工作量。
优选地，所述安装杆顶部为锥形。
优选地，所述安装杆尾部为圆柱、方柱、椭圆柱或三角柱。
优选地，所述安装杆采用一体成型工艺制程。
第二方面，本发明提供了一种应力检测系统，包括：多个权利要求1-4中任一项所述的双轴应力仪，信号处理装置；每个所述双轴应力仪的轴线方向形成一定夹角，所述双轴应力仪的信号输出线与所述信号处理装置连接，所述信号处理装置用于根据所述双轴应力仪输出的数据以及所述双轴应力仪之间的夹角，通过立体投影法得到三个方向的应力数据。
本发明的应力检测系统，可以使应力片沿着通道所限定的轨迹，被钉入诸如岩石、煤层、沙土等的深部，以获取矿井、尾矿库(坝)、尾砂固结处置体、土质边坡、矿山排土场、山体滑坡易发地段等场所的两个轴向应力值，可以深入岩石、煤层、沙土深部，对矿井、尾矿库(坝)、尾砂固结处置体、土质边坡、矿山排土场、山体滑坡易发地段等场所进行检测，结构简单、安装方便，只需要安装两根双轴应力仪即可得到上述场所内三个方向的应力值，减少了施工工人的工作量。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的双轴应力仪的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的应力检测系统的结构示意图；
图3为同一点的多个方向的应力投影关系示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1所示，本实施例提供了双轴应力仪，包括：安装杆10，所述安装杆10中部设有凹陷结构12，所述凹陷结构12与所述安装杆10轴线垂直的横截面为矩形，所述安装杆10尾部13为柱体，所述柱体内至少包含一条具有沿其轴向贯通所述柱体的通道14；还包括第一应力片21和第二应力片22，所述第一应力片21和所述第二应力片22分别可拆卸地设置在所述凹陷结构12处两个正交的侧面上，并通过所述通道14将所述第一应力片21和所述第二应力片22的信号输出线引向所述安装杆10外，所述第一应力片21和所述第二应力片22用于检测两个正交方向的应力。
其中，应力片可以插接或粘贴在所述凹陷结构12处的侧面上，与依附表面完全贴合，应力片检测的应力方向与依附表面垂直，如图1所示，第一应力片21检测的应力方向为X方向，第二应力片22检测的方向为Y方向，X和Y方向的夹角为90度。
通过对安装杆10进行ANSYS应力分析，可以确定凹陷结构12处对应力变化最为敏感，将应力片设置在此处能够更真实地反应被测试场所内部的应力。
优选地，所述安装杆10顶部为锥形。顶部锥形的设计使得安装杆10更容易被钉入诸如岩石、煤层、沙土等的深部，以获取矿井、尾矿库(坝)、尾砂固结处置体、土质边坡、矿山排土场、山体滑坡易发地段等场所的两个轴向应力值，可以深入岩石、煤层、沙土深部，对矿井、尾矿库(坝)、尾砂固结处置体、土质边坡、矿山排土场、山体滑坡易发地段等场所进行检测，结构简单、安装方便，只需要安装一根双轴应力仪即可得到上述场所内两个方向的应力值，减少了施工工人的工作量。
安装杆10尾部13不做特别限定，例如，可以为圆柱、方柱、椭圆柱或三角柱等，只要都构造成长条状即可。
优选地，所述安装杆10采用一体成型工艺制程，能够保证安装杆10有足够的强度，能够深入诸如岩石、煤层、沙土等的深部。
基于上述双轴应力仪，本实施例提供了一种应力检测系统，包括：多个双轴应力仪和信号处理装置，双轴应力仪的信号输出线与信号处理装置连接。将双轴应力仪钉入待测场所内部，每个双轴应力仪的轴线方向形成一定夹角，信号处理装置用于根据双轴应力仪输出的数据以及双轴应力仪之间的夹角，通过立体投影法得到三个方向的应力数据。
如图2所示，给出了应用两个双轴应力仪实现三轴测量的应力检测系统，第一双轴应力仪30以垂直于墙面的方向钉入(即Z轴方向)，第二双轴应力仪40测以不同于第一双轴应力仪30的角度钉入墙面。通过第一双轴应力仪30测量得到X、Y轴方向的应力值，第二双轴应力仪40检测到另外两个方向的应力，通过立体投影法可以计算得到Z轴方向的应力值。例如，可获知第二双轴应力仪40与墙面的夹角，即可通过三角函数将第二双轴应力仪40测得的应力值投影到Z轴方向，即可得到Z轴方向的应力值；或者，由于同一点测得同一方向的应力值应当是相同的(这里忽略第一双轴应力仪30与第二双轴应力仪40之间的距离，认为其测得是同一点的应力值)，则Z轴的应力值等于其中，FX为X轴的应力值，FY为Y轴的应力值，F2为第二双轴应力仪40轴测到的另一个方向的应力值，具体参考图3。具体计算方法应用常规的几何知识或三角函数即可，在此不再赘述。计算Z轴方向的应力值时，可以只使用第二双轴应力仪40测得的一个方向的应力值，当然也可以使用两个方向的应力值减少误差。
本实施例提供的应力检测系统，可以使应力片沿着通道14所限定的轨迹，被钉入诸如岩石、煤层、沙土等的深部，以获取矿井、尾矿库(坝)、尾砂固结处置体、土质边坡、矿山排土场、山体滑坡易发地段等场所的两个轴向应力值，可以深入岩石、煤层、沙土深部，对矿井、尾矿库(坝)、尾砂固结处置体、土质边坡、矿山排土场、山体滑坡易发地段等场所进行检测，结构简单、安装方便，只需要安装两根双轴应力仪即可得到上述场所内三个方向的应力值，减少了施工工人的工作量，且两个应力仪钉如的角度不需要垂直，对应力仪钉入的角度没有较高的要求，使用更加便捷。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (5)

1.一种双轴应力仪，其特征在于，包括：
安装杆，所述安装杆中部设有凹陷结构，所述凹陷结构与所述安装杆轴线垂直的横截面为矩形，所述安装杆尾部为柱体，所述柱体内至少包含一条具有沿其轴向贯通所述柱体的通道；
还包括第一应力片和第二应力片，所述第一应力片和所述第二应力片分别可拆卸地设置在所述凹陷结构处两个正交的侧面上，并通过所述通道将所述第一应力片和所述第二应力片的信号输出线引向所述安装杆外，所述第一应力片和所述第二应力片用于检测两个正交方向的应力。
2.根据权利要求1所述的双轴应力仪，其特征在于，所述安装杆顶部为锥形。
3.根据权利要求1所述的双轴应力仪，其特征在于，所述安装杆尾部为圆柱、方柱、椭圆柱或三角柱。
4.根据权利要求1所述的双轴应力仪，其特征在于，所述安装杆采用一体成型工艺制程。
5.一种应力检测系统，其特征在于，包括：多个权利要求1-4中任一项所述的双轴应力仪，信号处理装置；每个所述双轴应力仪的轴线方向形成一定夹角，所述双轴应力仪的信号输出线与所述信号处理装置连接，所述信号处理装置用于根据所述双轴应力仪输出的数据以及所述双轴应力仪之间的夹角，通过立体投影法得到三个方向的应力数据。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3540273A (en) * 1966-11-21 1970-11-17 Norman G Ziegler Strain gage balance
CN2436383Y (zh) * 2000-07-17 2001-06-27 哈尔滨市龙威经济技术开发有限责任公司 双剪切梁式二维力传感器
CN102410892A (zh) * 2011-08-05 2012-04-11 陈洪凯 压电型钻孔应力传感器及其边坡应力监测方法
CN102589755A (zh) * 2012-01-17 2012-07-18 天地科技股份有限公司 一种用于测试岩体应力的三向应力计的定向系统
CN202676334U (zh) * 2012-03-26 2013-01-16 安徽理工大学 一种地应力计安装装置
CN102979520A (zh) * 2012-12-20 2013-03-20 上海交通大学 基于bwsrm原理的水平孔地应力测量装置
CN105588669A (zh) * 2015-12-11 2016-05-18 广西柳工机械股份有限公司 一种轴销式三向测力传感器
CN105606263A (zh) * 2016-01-14 2016-05-25 北京至感传感器技术研究院有限公司 三轴应力仪
CN105606287A (zh) * 2016-03-14 2016-05-25 北京科技大学 一种测量软岩地应力的装置和方法
CN106092391A (zh) * 2016-07-14 2016-11-09 浙江大学 一种分体式二维力传感器
CN107101590A (zh) * 2017-05-12 2017-08-29 中国科学院武汉岩土力学研究所 基于管棚支护的隧道围岩变形分布式光纤监测方法及装置
CN206656688U (zh) * 2017-04-18 2017-11-21 天津城建大学 树脂材料的三维应变测试装置

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3540273A (en) * 1966-11-21 1970-11-17 Norman G Ziegler Strain gage balance
CN2436383Y (zh) * 2000-07-17 2001-06-27 哈尔滨市龙威经济技术开发有限责任公司 双剪切梁式二维力传感器
CN102410892A (zh) * 2011-08-05 2012-04-11 陈洪凯 压电型钻孔应力传感器及其边坡应力监测方法
CN102589755A (zh) * 2012-01-17 2012-07-18 天地科技股份有限公司 一种用于测试岩体应力的三向应力计的定向系统
CN202676334U (zh) * 2012-03-26 2013-01-16 安徽理工大学 一种地应力计安装装置
CN102979520A (zh) * 2012-12-20 2013-03-20 上海交通大学 基于bwsrm原理的水平孔地应力测量装置
CN105588669A (zh) * 2015-12-11 2016-05-18 广西柳工机械股份有限公司 一种轴销式三向测力传感器
CN105606263A (zh) * 2016-01-14 2016-05-25 北京至感传感器技术研究院有限公司 三轴应力仪
CN105606287A (zh) * 2016-03-14 2016-05-25 北京科技大学 一种测量软岩地应力的装置和方法
CN106092391A (zh) * 2016-07-14 2016-11-09 浙江大学 一种分体式二维力传感器
CN206656688U (zh) * 2017-04-18 2017-11-21 天津城建大学 树脂材料的三维应变测试装置
CN107101590A (zh) * 2017-05-12 2017-08-29 中国科学院武汉岩土力学研究所 基于管棚支护的隧道围岩变形分布式光纤监测方法及装置

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