扰动应力传感器的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种扰动应力传感器的制作方法。它包括如下步骤，步骤一：根据地质条件确定浇筑材料；步骤二：模具制作；步骤三：在模具上刷润滑油或铺保鲜膜；步骤四：制备应变测量模块；将步骤一中的浇筑材料浇筑在模具上，制作应变测量模块并打磨；步骤五：在应变测量模块上安装应变测量元件，固定保护数据线；步骤六：制备传感器填充体；采用步骤一中的浇筑材料浇筑在应变测量模块外周，形成正六面体的传感器填充体，完成扰动应力传感器的制备；连接扰动应力传感器与应变测试系统，检验扰动应力传感器；步骤七：现场安装使用。本发明专利技术具有结构简单、制作方便、成本低廉、测量结果准确的优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
扰动应力传感器的制作方法


[0001]本专利技术涉及岩土测量
，更具体地说它是扰动应力传感器的制作方法。

技术介绍

[0002]现有扰动应力测试传感器及设备，由于其测试原理的不同，以及配套元器件的布置结构，导致传感器及设备尺寸普遍较大，基本超过50cm。对于开挖或施工扰动下的围岩应力状态而言，应力重分布会在浅层围岩形成较大的应力梯度，大尺寸的传感器和设备直接导致浅层应力变化无法测量。此外，专利申请CN201810599551.2，专利名称为《扰动应力测量的单元体法及装置》提出了一种基于单元应力分析的扰动应力测试方法及装置，其测量原理是通过测量受力变形过程中传感器的应变量，根据单元块体的弹性力学解反向计算得到传感器所受外力，进而通过应变变化量得到扰动应力分布；基于该测试方法提出的传感器尺寸较小，可以实现精确的应力测量，但其孔道狭窄且空间分布复杂，在应用过程中可能存在应变测量元件(如应变片、光纤光栅等)安装困难的问题。
[0003]因此，为了更精细、准确、简便、快速地测试围岩在开挖或施工扰动下的应力变化情况，开发一种扰动应力测试准确、且便于安装应变测量元件的扰动应力测试传感器很有必要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了提供一种扰动应力传感器的制作方法，尺寸小，结构简单、制作方便、且便于安装应变测量元件，成本低廉、扰动应力测试结果准确，适合应用于各种扰动应力测试环境。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：扰动应力传感器的制作方法，其特征在于：包括如下步骤，
[0006]步骤一：确定浇筑材料；
[0007]步骤二：模具制作；
[0008]步骤三：在模具上刷润滑油或铺设保鲜膜；
[0009]步骤四：制备应变测量模块；
[0010]将步骤一中的浇筑材料浇筑在步骤四中的模具上，制作应变测量模块并打磨；
[0011]步骤五：在应变测量模块上安装应变测量元件，固定保护数据线；
[0012]步骤六：制备传感器填充体；
[0013]采用步骤一中的浇筑材料浇筑在应变测量模块外周，形成正六面体的传感器填充体，完成扰动应力传感器的制备；
[0014]连接扰动应力传感器与应变测试系统，检验扰动应力传感器；
[0015]步骤七：现场安装使用。
[0016]在上述技术方案中，在步骤二中，模具呈上下分体式；模具内部设置内腔；内腔为异形八面体；
[0017]模具包括模具上盘和模具下盘；模具上盘预留浇筑口；模具上盘与模具下盘通过螺栓连接固定。
[0018]在上述技术方案中，在步骤四中，应变测量模块呈异形八面体。
[0019]在上述技术方案中，在步骤六中，采用细线将应变测量模块悬吊固定在支架上，并采用步骤一中的浇筑材料在应变测量模块外周浇筑传感器填充体；
[0020]浇筑完成后，应变测量模块位于传感器填充体的中心位置，且应变测量模块的顶部正方形与传感器填充体的外侧面平行。
[0021]在上述技术方案中，在步骤六中，扰动应力传感器包括应变测量模块、应变测量系统、以及传感器充填体；
[0022]应变测量系统设置在应变测量模块外壁上；
[0023]传感器充填体设置在应变测量模块外周、且位于应变测量系统外侧。
[0024]在上述技术方案中，应变测量模块外壁设置八面体棱面；
[0025]应变测量系统安装在八面体棱面上。
[0026]在上述技术方案中，传感器充填体包裹在应变测量模块外周；
[0027]应变测量模块外壁上设置八面体顶部正方形平面；多条八面体棱面通过八面体顶部正方形平面连接；
[0028]传感器充填体外壁设置六面体平面；
[0029]八面体顶部正方形平面与六面体平面呈平行设置。
[0030]在上述技术方案中，传感器充填体上设置充填体棱边；
[0031]充填体棱边上设置倒圆角结构。
[0032]本专利技术具有如下优点：
[0033](1)本专利技术采用异形八面体与应变测量系统相结合的形式，通过制备符合目标测试点位地质条件的异形八面体，并在其上安装应变测量元件，再将整体浇筑为正六面体，进行现场的扰动应力测量，尺寸小，结构简单、制作方便、且便于安装应变测量元件，成本低廉、扰动应力测试结果准确，适合应用于各种扰动应力测试环境；
[0034](2)本专利技术中的应变测量模块为异形八面体，其棱面表面平整，将应变测量元件安装在车平的棱面上，操作简便，且保证与应变测量元件连接紧密。
附图说明
[0035]图1为本专利技术中的应变测量模块的结构示意图。
[0036]图2为本专利技术中的应变测量模块和应变测量系统的连接结构示意图。
[0037]图3为本专利技术中的模具的结构示意图。
[0038]图4为本专利技术中的扰动应力传感器的透视结构示意图。
[0039]图1、图2、图4中的x、y、z为三维坐标系。
[0040]图中1
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应变测量模块，1.1
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应变测量模块主体，1.2
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棱面，1.3
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八面体顶部正方形平面，1.3A
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第一正方形平面，1.3B
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第二正方形平面，1.3C
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第三正方形平面，1.3D
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第四正方形平面，3
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应变测量系统，4
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传感器充填体，4.1
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六面体平面，4.1A
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第一平面，4.1B
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第二平面，4.1C
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第三平面，4.1D
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第四平面，4.2
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倒圆角结构，4.3
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充填体棱边，5
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扰动应力传感器，6
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模具，6.1
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模具上盘，6.2
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模具下盘，6.3
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浇筑口，6.4
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内腔。
具体实施方式
[0041]下面结合附图详细说明本专利技术的实施情况，但它们并不构成对本专利技术的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本专利技术的优点更加清楚和容易理解。
[0042]参阅附图可知：扰动应力传感器的制作方法，包括如下步骤，
[0043]步骤一：根据地质条件确定浇筑材料(确定材料的主要地质条件参数包括刚度、强度、成型条件等)；不同地质条件选用不同的材料，保证制作材料与地层围岩的变形协调；浇筑材料包括软胶、树脂、水泥浆，为购买的产品；
[0044]步骤二：模具制作；制作相应模具，保证异形八面体的快速成型，且表面光滑；可采用3D打印(树脂)或机械加工(金属)的方式制作模具(制作方法为现有技术)，模具剖面如图3所示；
[0045]步骤三：在模具上刷润滑油或铺设保鲜膜；
[0046]浇筑前，在模具内侧涂抹润滑油或铺贴脱模料，保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.扰动应力传感器的制作方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：确定浇筑材料；步骤二：模具制作；步骤三：在模具上刷润滑油或铺设保鲜膜；步骤四：制备应变测量模块；将步骤一中的浇筑材料浇筑在步骤四中的模具上，制作应变测量模块(1)并打磨；步骤五：在应变测量模块(1)上安装应变测量元件，固定保护数据线；步骤六：制备传感器填充体；采用步骤一中的浇筑材料浇筑在应变测量模块(1)外周，形成正六面体的传感器填充体(4)，完成扰动应力传感器(5)的制备；连接扰动应力传感器(5)与应变测试系统，检验扰动应力传感器(5)；步骤七：现场安装使用。2.根据权利要求1所述的扰动应力传感器的制作方法，其特征在于：在步骤二中，模具(6)呈上下分体式；模具(6)内部设置内腔(6.4)；内腔(6.4)为异形八面体；模具(6)包括模具上盘(6.1)和模具下盘(6.2)；模具上盘(6.1)预留浇筑口(6.3)；模具上盘(6.1)与模具下盘(6.2)通过螺栓连接固定。3.根据权利要求2所述的扰动应力传感器的制作方法，其特征在于：在步骤四中，应变测量模块(1)呈异形八面体。4.根据权利要求3所述的扰动应力传感器的制作方法，其特征在于：在步骤六中，采用细线将应变测量模块(1)悬吊固定在支架上，并采用步骤一中的浇筑材料在应变测量模块(1)外周浇...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾伟，周辉，周红波，余记远，高阳，张天伟，关汉锋，庞博慧，周少波，杨凡杰，于磊，李志，倪磊，樊海民，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：