本实用新型专利技术公开了一种变载光纤应变岩溶塌陷过程模拟试验系统，包括应变仪和试验装置，试验装置包括支撑机构、测量机构和光纤固定机构，其中：支撑机构包括连接在一起构成一个正方形或长方形的左、右支架和上、下支架；测量机构包括机械百分表、挂钩以及砝码；光纤固定机构包括左侧光纤固定装置、右侧光纤固定装置和光纤，所述左侧、右侧光纤固定装置结构相同，均包括移动座、滚轮、连接臂以及用于固定滚轮的紧固件，光纤的一端缠绕于左侧光纤固定装置中的滚轮上，另一端依次穿过挂钩上后缠绕于右侧光纤固定装置中的滚轮上；所述光纤的一个端头与应变仪相接。该试验系统可增加载点和变荷载，以满足模拟不同载荷下概化模型的岩溶塌陷试验。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种变载光纤应变岩溶塌陷过程模拟试验系统，包括应变仪和试验装置，试验装置包括支撑机构、测量机构和光纤固定机构，其中：支撑机构包括连接在一起构成一个正方形或长方形的左、右支架和上、下支架；测量机构包括机械百分表、挂钩以及砝码；光纤固定机构包括左侧光纤固定装置、右侧光纤固定装置和光纤，所述左侧、右侧光纤固定装置结构相同，均包括移动座、滚轮、连接臂以及用于固定滚轮的紧固件，光纤的一端缠绕于左侧光纤固定装置中的滚轮上，另一端依次穿过挂钩上后缠绕于右侧光纤固定装置中的滚轮上；所述光纤的一个端头与应变仪相接。该试验系统可增加载点和变荷载，以满足模拟不同载荷下概化模型的岩溶塌陷试验。【专利说明】变载光纤应变岩溶塌陷过程模拟试验系统
本技术涉及岩溶塌陷监测
，具体涉及一种变载光纤应变岩溶塌陷过 程模拟试验系统。
技术介绍
我国岩溶分布广泛，约占国土面积的1/3,这些地区地质环境脆弱，随着人类活动 的频繁，面临的岩溶地质灾害问题日益突出，特别是岩溶塌陷问题，已经成为岩溶地区面 临的主要地质灾害之一。岩溶塌陷具有发生随机、形成隐蔽、时空不确定的特点，传统的监 测技术方法成本高、难精确定位、监测范围有限难以满足需求，而分布式光纤传感技术可 以实现对外部物理参量变化进行连续测量，同时获取其空间分布和随时间变化信息的特 点，能够系统进行大范围、连续监测。近年来，分布式光纤传感技术做为国际上最具价值的 监测技术手段在建筑物结构安全监测、岩土工程监测等方面有大量应用，但在地质灾害领 域还处在研究阶段，在岩溶塌陷方面更是鲜有报道，仅仅在试验方面进行了探索。岩溶塌陷 因其发生的隐蔽性，传统的试验研究手段难以直观地对岩溶塌陷过程进行有效研究，目前 也尚未发现有能够通过改变荷载以满足模拟不同载荷条件下概化模型的岩溶塌陷过程模 拟试验系统。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种变载光纤应变岩溶塌陷过程模拟试验 系统。该试验系统可采用增加或减少挂钩的数量来增加载点和变荷载，可以满足模拟不同 载荷条件下概化模型的岩溶塌陷试验。 本技术所述的变载光纤应变岩溶塌陷过程模拟试验系统，包括应变仪和试验 装置，所述的试验装置包括支撑机构、测量机构和光纤固定机构，其中： 所述的支撑机构包括呈垂直方向设置的左支架和右支架，呈水平方向设置的上支 架和下支架，所述的左支架、右支架、上支架和下支架相互连接在一起构成一个正方形或长 方形； 所述的测量机构包括通过表架安装在上支架上的若干个机械百分表、与机械百分 表数量相当的挂钩以及放置于挂钩上的砝码，所述挂钩的一端具有两个开口在水平方向上 且开口相背离的"U"形槽，其中靠近于挂钩端头处的"U"形槽为第一 "U"形槽，位于第一 "U"形槽下方的为第二"U"形槽，在第一"U"形槽靠近挂钩端头一侧的内侧壁上开设有第三 "U"形槽，所述机械百分表的测量头卡接于该第三"U"形槽中；所述挂钩的另一端具有可放 置砝码的平台，所述的砝码放置于该平台上；所述挂钩（2)其中一个端头上的第二"U"形槽 (2-2)与其另一端头上的平台（2-4)之间由一连杆（2-5)连接； 所述的光纤固定机构包括左侧光纤固定装置、右侧光纤固定装置和光纤，所述的 左侧光纤固定装置和右侧光纤固定装置的结构相同，均包括移动座、滚轮、连接臂以及设置 于连接臂上用于固定滚轮的紧固件，其中，所述滚轮的中心设置有轴承，其圆周面上开设有 向滚轮中心凹进的光纤缠绕槽，在光纤缠绕槽的底部开设有导向槽，所述的紧固件为螺钉、 螺栓或定位销；所述的移动座安装于左支架或右支架上，所述连接臂的一端通过可拆卸连 接的方式安装在移动座上，其另一端则与滚轮上的轴承相连接；所述的光纤的一端缠绕于 左侧光纤固定装置中的滚轮上，另一端依次穿过测量机构中的挂钩上的第二"U"形槽后缠 绕于右侧光纤固定装置中的滚轮上；所述光纤其中的一个端头与所述的应变仪相连接。 上述试验系统的试验装置中，所述的左支架、右支架、上支架和下支架之间的连接 方式可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，优选为可拆卸连接。在进行实际的测试时，左 支架和右支架应分别与上支架和下支架相垂直。当它们采用可拆卸连接的方式时，为了使 整个试验系统能够实现在不同跨度与不同载荷条件下模拟不同载荷条件下概化模型的岩 溶塌陷试验，优选是在上支架上开设一与其自身平行的跨度调节槽，在下支架上开设若干 个定位孔或一与其自身平行的定位槽，此时，所述左支架的一端和右支架的一端均分别通 过可拆卸连接的方式安装于所述的跨度调节槽中，所述左支架的另一端和右支架的另一端 均分别通过可拆卸连接的方式安装于所述的定位孔或定位槽中。 上述试验装置中，优选是将挂钩上的第二"U"形槽的靠近第一 "U"形槽一侧的内 侧壁设计成弧形，以使光纤能更好的卡于所述的第二"U"形槽中而不滑动或弹出。 为了进一步确保缠绕于滚轮上的光纤不从滚轮上弹出，所述的光纤固定机构优选 还包括两个用以夹持固定光纤的夹具，所述的夹具通过螺栓固定于所述的移动座上。 为了使本试验装置能更稳固的置放于地面上，所述的试验装置还包括底座机构， 所述的底座机构包括左侧固定底座和右侧固定底座，其中左侧固定底座与左支架的底端固 接或可拆卸连接，右侧固定底座与右支架的底端固接或可拆卸连接。 在进行实际测试时，左侧光纤固定装置中的滚轮和右侧光纤固定装置中的滚轮需 要在同一高度上，为了能方便地调节上述两个滚轮的高度，优选是在左支架开设一其自身 平行的移动槽，并在右支架上也开设一与其自身平行的移动槽，从而将左侧光纤固定装置 中的移动座通过可拆卸连接的方式安装于左支架上的移动槽中，将右侧光纤固定装置中的 移动座通过可拆卸连接的方式安装于右支架上的移动槽中。 上述技术方案中，所述的表架通常为普通表架、万能表架或磁力表座，优选为磁力 表座。 上述技术方案中，所述的可拆卸连接可以是现有技术中常用的可拆卸连接方式， 具体可以是螺栓连接、螺柱连接、螺钉连接或销连接。 上述技术方案中，所述的光纤仪可以是现有技术中常用的光纤仪，具体可以是光 纤应变分析仪AQ8603 (为日本横河公司（Ando Electric Co.，Ltd.)生产）。 与现有技术相比，本技术所述的试验系统的特点在于： 1、本试验系统可采用增加或减少挂钩的数量来增加载点和变荷载，可以满足模拟 不同载荷条件下概化模型的岩溶塌陷试验。 2、进一步地，通过在上支架上设置跨度调节槽，同时在下支架上设置定位孔或定 位槽，可对左支架和右支架之间的跨度进行任意控制，实现对一定距离内（根据需要设置） 的多跨度塌陷力学过程的概化模拟试验。 3、本试验系统成本低、安装操作方便简单、节能，可模拟多跨度变载荷岩溶塌陷过 程模拟试验。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术所述的变载光纤应变岩溶塌陷过程模拟试验系统的一种实施 方式的结构示意图； 图2为图1实施方式中挂钩的结构示意图。 图中标号为： 1机械百分表；2挂钩；2-1第一 "U"形槽；2-2第二"U"形槽；2-3第三"U"形槽； 2-4平台；2-5连本文档来自技高网...
【技术保护点】
变载光纤应变岩溶塌陷过程模拟试验系统，包括应变仪(23)和试验装置，其特征在于：所述的试验装置包括支撑机构、测量机构和光纤固定机构，其中： 所述的支撑机构包括呈垂直方向设置的左支架(12)和右支架(13)，呈水平方向设置的上支架(4)和下支架(14)，所述的左支架(12)、右支架(13)、上支架(4)和下支架(14)相互连接在一起构成一个正方形或长方形； 所述的测量机构包括通过表架安装在上支架(4)上的若干个机械百分表(1)、与机械百分表(1)数量相当的挂钩(2)以及放置于挂钩(2)上的砝码(3)，所述挂钩(2)的一端具有两个开口在水平方向上且开口相背离的“U”形槽，其中靠近于挂钩(2)端头处的“U”形槽为第一“U”形槽(2‑1)，位于第一“U”形槽(2‑1)下方的为第二“U”形槽(2‑2)，在第一“U”形槽(2‑1)靠近挂钩(2)端头一侧的内侧壁上开设有第三“U”形槽(2‑3)，所述机械百分表(1)的测量头卡接于该第三“U”形槽(2‑3)中；所述挂钩(2)的另一端具有可放置砝码(3)的平台(2‑4)，所述的砝码(3)放置于该平台(2‑4)上；所述挂钩(2)其中一个端头上的第二“U”形槽(2‑2)与其另一端头上的平台(2‑4)之间由一连杆(2‑5)连接； 所述的光纤固定机构包括左侧光纤固定装置、右侧光纤固定装置和光纤(22)，所述的左侧光纤固定装置和右侧光纤固定装置的结构相同，均包括移动座(9)、滚轮(8)、连接臂(18)以及设置于连接臂(18)上用于固定滚轮(8)的紧固件，其中，所述滚轮(8)的中心设置有轴承(10)，其圆周面上开设有向滚轮(8)中心凹进的光纤缠绕槽，在光纤缠绕槽的底部开设有导向槽，所述的紧固件为螺钉(11)、螺栓(6)或定位销(15)；所述的移动座(9)安装于左支架(12)或右支架(13)上，所述连接臂(18)的一端通过可拆卸连接的方式安装在移动座(9)上，其另一端则与滚轮(8)上的轴承(10)相连接；所述的光纤(22)的一端缠绕于左侧光纤固定装置中的滚轮(8)上，另一端依次穿过测量机构中的挂钩(2)上的第二“U”形槽(2‑2)后缠绕于右侧光纤固定装置中的滚轮(8)上；所述光纤(22)其中的一个端头与所述的应变仪(23)相连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：管振德，蒋小珍，雷明堂，蒙彦，戴建玲，罗伟权，贾龙，吴远斌，覃有强，姜伏伟，
申请(专利权)人：中国地质科学院岩溶地质研究所，
类型：新型
国别省市：广西;45
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