專利名稱：用于測量地質(zhì)力學(xué)模型內(nèi)部位移的應(yīng)變式內(nèi)部位移測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測量裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于測量地質(zhì)力學(xué)模型內(nèi)部位移的 應(yīng)變式內(nèi)部位稱測試儀。
背景技術(shù)：
隨著大、中型水電工程的迅速發(fā)展和建設(shè)，越來越多的水工建筑物，如大壩、廠 房、隧洞、地下電站和高邊坡等都會修建在具有復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造的巖基上或巖體內(nèi)，這 類建筑物的抗滑穩(wěn)定性、地基的變形及整體穩(wěn)定性、巖體高邊坡的穩(wěn)定問題，地下結(jié) 構(gòu)的圍巖穩(wěn)定等都是水電工程設(shè)計(jì)、修建時(shí)必須要了解、掌握和解決的問題。而這些 問題可通過某水電工程的地質(zhì)勘探資料，先建立相應(yīng)的地質(zhì)力學(xué)模型，然后對該模型 施加相應(yīng)的荷載進(jìn)行試驗(yàn)，即地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)來解決。
地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)又稱地力學(xué)模型試驗(yàn)或巖石力學(xué)模型試驗(yàn)，具體是指與工程及 其巖石地基有關(guān)的、能反映出一定范圍內(nèi)具體工程地質(zhì)構(gòu)造條件的一類模型試驗(yàn)，試 驗(yàn)的主要目的是研究大壩與地基的極限承載能力，反映結(jié)構(gòu)和地基的破壞形態(tài)，了解 地基的變形分布特性，分析破壞機(jī)理，確定整體穩(wěn)定安全度。
在地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究過程中，巖體內(nèi)的斷層、破碎帶及軟弱夾層等不連續(xù)結(jié) 構(gòu)面對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布和變形狀態(tài)有著重要的影響。因此掌握在試驗(yàn)過程中不連續(xù)結(jié) 構(gòu)面的相對位移變化情況尤為重要。但是目前尚沒有適用于模型試驗(yàn)的內(nèi)部位移測試 儀器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對在地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究過程中，目前尚沒有適用于模型試 驗(yàn)的內(nèi)部位移測試儀器的現(xiàn)狀，提供一種應(yīng)變式內(nèi)部位移測試儀。
本發(fā)明提供的用于測量地質(zhì)力學(xué)模型內(nèi)部位移的應(yīng)變式內(nèi)部位移測試儀，其特征 在于該測試儀是由內(nèi)部位移感應(yīng)儀、應(yīng)變儀副機(jī)和應(yīng)變儀主機(jī)構(gòu)成，其中內(nèi)部位移感 應(yīng)儀為一個(gè)或一個(gè)以上，并通過其上的感應(yīng)引出線與應(yīng)變儀副機(jī)以半橋自補(bǔ)方式連接， 應(yīng)變儀副機(jī)再與應(yīng)變儀主機(jī)連接。上述應(yīng)變式內(nèi)部位移測試儀中的每個(gè)內(nèi)部位移感應(yīng)儀都是由底盒、彈簧片、電阻應(yīng) 變片、滑動(dòng)蓋構(gòu)成，底盒為一個(gè)兩側(cè)和上部均開放的矩形盒，盒內(nèi)一側(cè)端部有一固定 塊，彈簧片一端置于其上，并由一壓片和螺釘固定，使彈簧片位于盒中部，其另一端 懸臂伸向底盒的另一側(cè)；電阻應(yīng)變片為兩片，分別固定于彈簧片中段的上下兩面，將 兩電阻應(yīng)變片其中的兩腳連接作為公共腳B，而其余兩腳為工作腳A、 C，并通過各自 的感應(yīng)引出線依次與應(yīng)變儀副機(jī)、應(yīng)變儀主機(jī)連接；滑動(dòng)蓋為一個(gè)與底盒大小匹配的 平蓋，蓋面上有一向上凸起的推動(dòng)塊，而蓋下方有一位于底盒內(nèi)并向彈簧片懸臂端下 斜的滑動(dòng)板，板端與彈簧片懸臂端滑動(dòng)連接。
使用時(shí)，內(nèi)部位移感應(yīng)儀需要埋設(shè)在地質(zhì)力學(xué)模型巖體內(nèi)，但在內(nèi)部位移感應(yīng)儀 埋設(shè)之前要先進(jìn)行標(biāo)定，以獲得應(yīng)變和位移的關(guān)系曲線。標(biāo)定過程為根據(jù)惠斯通電
橋原理將每個(gè)內(nèi)部位移感應(yīng)儀中電阻應(yīng)變片的A、 B、 C腳引出線以半橋自補(bǔ)方式與應(yīng) 變儀副機(jī)連接，并將應(yīng)變儀主機(jī)設(shè)定成半橋自補(bǔ)式。開始標(biāo)定時(shí)，記錄初始位移和應(yīng) 變，之后將內(nèi)部位移感應(yīng)儀的滑動(dòng)蓋朝運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)一段距離后，用接觸式電感位移 數(shù)顯儀(如SP-10B位移數(shù)顯儀)測定位移大小，用應(yīng)變儀主機(jī)記錄應(yīng)變大小，然后依 次推動(dòng)滑動(dòng)蓋，記錄位移和應(yīng)變大小，最后得到位移和應(yīng)變的關(guān)系曲線，根據(jù)該曲線 即可獲得此內(nèi)部位移感應(yīng)儀的標(biāo)定系數(shù)(即該曲線的斜率)。
將每個(gè)已注明編號的內(nèi)部位移感應(yīng)儀的系數(shù)標(biāo)定之后，即可將內(nèi)部位移感應(yīng)儀埋 設(shè)在根據(jù)地質(zhì)資料做成的地質(zhì)力學(xué)模型內(nèi)設(shè)計(jì)的巖體斷層、破碎帶及軟弱夾層等不連 續(xù)結(jié)構(gòu)部位，埋設(shè)的方向要使內(nèi)部位移感應(yīng)儀滑動(dòng)蓋上凸起的推動(dòng)塊能隨著巖體斷層、 破碎帶及軟弱夾層運(yùn)動(dòng)(根據(jù)地質(zhì)資料進(jìn)行整體受力分析初步確定相對位移趨勢而定 的)而被推動(dòng)，從而帶動(dòng)滑動(dòng)蓋移動(dòng)，滑動(dòng)蓋一移動(dòng)，與其滑動(dòng)連接的彈簧片即回復(fù) 變形，彈簧片的回復(fù)變形又使固定其上的電阻應(yīng)變片變形，并輸出一個(gè)電信號給應(yīng)變 儀副機(jī)、應(yīng)變儀主機(jī)，用應(yīng)變儀主機(jī)記錄應(yīng)變變化過程，再由標(biāo)定系數(shù)即可得出位移 變化過程，這樣就可獲得不連續(xù)結(jié)構(gòu)面的相對位移隨超載倍數(shù)的變化過程趨勢，為評 價(jià)相應(yīng)工程的整體穩(wěn)定安全度提供依據(jù)。
為了使測試更為靈敏準(zhǔn)確，本發(fā)明還釆取了以下技術(shù)措施
1、 在內(nèi)部位移感應(yīng)儀的彈簧片懸臂端端頭上方安裝有一滑動(dòng)珠，使滑動(dòng)板與彈簧 片由線接觸變?yōu)辄c(diǎn)接觸，減少了因摩擦而帶來的影響。
2、 在內(nèi)部位移感應(yīng)儀的滑動(dòng)板端頭與滑動(dòng)蓋之間有一限位固定塊，使滑動(dòng)板的位 置不會因材料的性質(zhì)而發(fā)生變化，影響測試的精準(zhǔn)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 本發(fā)明不僅填補(bǔ)了目前尚沒有適用于地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的內(nèi)部位移測試儀器的 空白，而且為研究并掌握巖體斷層、破碎帶及軟弱夾層等不連續(xù)結(jié)構(gòu)隨超載倍數(shù)的變 化而發(fā)生的內(nèi)部位移變化過程提供幫助，進(jìn)而為評價(jià)相應(yīng)工程的整體穩(wěn)定安全度提供 依據(jù)。
2、 本發(fā)明設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡單，測試精確。


圖1為本發(fā)明測試儀連接關(guān)系框圖2為本發(fā)明的內(nèi)部位移感應(yīng)儀的主視結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明的內(nèi)部位移感應(yīng)儀的俯視結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明內(nèi)部位移感應(yīng)儀中的滑動(dòng)蓋運(yùn)動(dòng)一段距離后的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖給出實(shí)施例以對本發(fā)明作出進(jìn)一步說明，但所給出的實(shí)施例不能理 解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，因而本專業(yè)的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容和設(shè)計(jì) 思想所作出的非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例
如圖1所示，本發(fā)明提供的用于測量地質(zhì)力學(xué)模型內(nèi)部位移的應(yīng)變式內(nèi)部位移測 試儀是由內(nèi)部位移感應(yīng)儀1、應(yīng)變儀副機(jī)2和應(yīng)變儀主機(jī)3構(gòu)成，其中內(nèi)部位移感應(yīng)儀 1為一個(gè)或一個(gè)以上，并通過其上的感應(yīng)引出線11與應(yīng)變儀副機(jī)2以半橋自補(bǔ)方式連 接，應(yīng)變儀副機(jī)2再與應(yīng)變儀主機(jī)3連接，并將應(yīng)變儀主機(jī)3設(shè)定成半橋自補(bǔ)式。
其中應(yīng)變儀副機(jī)2和應(yīng)變儀主機(jī)3可釆用日本共和公司生產(chǎn)UCAM系列應(yīng)變儀主 機(jī)和副機(jī)，但不局限該公司生產(chǎn)的應(yīng)變儀。本實(shí)施例具體采用的是日本共和公司生產(chǎn) 的UCAM-70A應(yīng)變儀副機(jī)和主機(jī)。
內(nèi)部位移感應(yīng)儀1為一個(gè)或一個(gè)以上，具體個(gè)數(shù)可根據(jù)某個(gè)具體水電工程的地質(zhì) 力學(xué)模型的需要確定，但每一個(gè)內(nèi)部位移感應(yīng)儀1都是由底盒4、彈簧片6、電阻應(yīng)變 片IO、滑動(dòng)蓋12構(gòu)成，如圖2、 3所示。其中底盒4為一個(gè)兩側(cè)和上部均開放的矩形 盒，盒內(nèi)一側(cè)端部粘接有一固定塊5，彈簧片6—端置于其上，并由一壓片7和螺釘8 固定，使彈簧片6位于盒中部，其另一端懸臂伸向底盒的另一側(cè)，該端頭上方安裝有 一滑動(dòng)珠9。電阻應(yīng)變片10為兩片，分別粘貼于彈簧片6中段的上下兩面，將兩電阻 應(yīng)變片10 (—片只有兩個(gè)腳)其中的兩腳連接作為公共腳B，而其余兩腳為工作腳A、C，并通過各自的感應(yīng)引出線11與應(yīng)變儀副機(jī)2以半橋自補(bǔ)方式連接。滑動(dòng)蓋12為一 個(gè)與底盒大小匹配的平蓋，蓋面上有一向上凸起的推動(dòng)塊13，本實(shí)施例的推動(dòng)塊13 位于固定塊5 —側(cè)的滑動(dòng)蓋12的蓋面上，而蓋下方有一位于底盒4內(nèi)并向彈簧片6懸 臂端下斜的滑動(dòng)板14，該滑動(dòng)板14端頭與滑動(dòng)蓋12之間有一限位固定塊15，板下端 面與彈簧片6懸臂端的滑動(dòng)珠9滑動(dòng)連接?；瑒?dòng)板14可隨內(nèi)部位移感應(yīng)儀被埋處巖體 斷層、破碎帶及軟弱夾層運(yùn)動(dòng)推動(dòng)的推動(dòng)塊的運(yùn)動(dòng)而在彈簧片6懸臂端的滑動(dòng)珠9上 滑動(dòng)，見圖4，使粘貼其上的電阻應(yīng)變片10輸出不同的電信號給應(yīng)變儀副機(jī)2、應(yīng)變 儀主機(jī)3，由應(yīng)變儀主機(jī)3記錄應(yīng)變變化過程，再由標(biāo)定系數(shù)即可得出位移變化過程。
權(quán)利要求
1、用于測量地質(zhì)力學(xué)模型內(nèi)部位移的應(yīng)變式內(nèi)部位移測試儀，其特征在于該測試儀是由內(nèi)部位移感應(yīng)儀(1)、應(yīng)變儀副機(jī)(2)和應(yīng)變儀主機(jī)(3)構(gòu)成，其中內(nèi)部位移感應(yīng)儀(1)為一個(gè)或一個(gè)以上，并通過其上的感應(yīng)引出線(11)與應(yīng)變儀副機(jī)(2)以半橋自補(bǔ)方式連接，應(yīng)變儀副機(jī)(2)再與應(yīng)變儀主機(jī)(3)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測量地質(zhì)力學(xué)模型內(nèi)部位移的應(yīng)變式內(nèi)部位移測試 儀，其特征在于每個(gè)內(nèi)部位移感應(yīng)儀(1)都是由底盒(4)、彈簧片(6)、電阻應(yīng)變片(10)、滑動(dòng)蓋(12)構(gòu)成，底盒(4)為一個(gè)兩側(cè)和上部均開放的矩形盒，盒內(nèi)一側(cè) 端部有一固定塊(5)，彈簧片(6) —端置于其上，并由一壓片(7)和螺釘(8)固定， 使彈簧片(6.)位于盒中部，其另一端懸臂伸向底盒(4)的另一側(cè)；電阻應(yīng)變片(10) 為兩片，分別固定于彈簧片(6)中段的上下兩面，將兩電阻應(yīng)變片(10)其中的兩腳 連接作為公共腳B，而其余兩腳為工作腳A、 C,并通過各自的感應(yīng)引出線(11)依次 與應(yīng)變儀副機(jī)(2)、應(yīng)變儀主機(jī)(3)連接；滑動(dòng)蓋(12)為一個(gè)與底盒(4)大小匹 配的平蓋，蓋面上有一向上凸起的推動(dòng)塊(13)，而蓋下方有一位于底盒(4)內(nèi)并向 彈簧片(6)懸臂端下斜的滑動(dòng)板(14)，板端與彈簧片(6)懸臂端滑動(dòng)連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于測量地質(zhì)力學(xué)模型內(nèi)部位移的應(yīng)變式內(nèi)部位移測試 儀，其特征在于在彈簧片(6)懸臂端端頭上方有一滑動(dòng)珠(9)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于測量地質(zhì)力學(xué)模型內(nèi)部位移的應(yīng)變式內(nèi)部位移 測試儀，其特征在于在滑動(dòng)板(14)端頭與滑動(dòng)蓋(12)之間有一限位固定塊(15)。
全文摘要
本發(fā)明公開的用于測量地質(zhì)力學(xué)模型內(nèi)部位移的應(yīng)變式內(nèi)部位移測試儀，其特征在于該測試儀是由應(yīng)變儀主機(jī)、應(yīng)變儀副機(jī)和內(nèi)部位移感應(yīng)儀構(gòu)成，其中內(nèi)部位移感應(yīng)儀為一個(gè)或一個(gè)以上，并通過其上的感應(yīng)引出線與應(yīng)變儀副機(jī)以半橋自補(bǔ)方式連接，應(yīng)變儀副機(jī)再與應(yīng)變儀主機(jī)連接。本發(fā)明不僅填補(bǔ)了目前尚沒有適用于地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的內(nèi)部位移測試儀器的空白，而且為研究并掌握巖體斷層、破碎帶及軟弱夾層等不連續(xù)結(jié)構(gòu)隨超載倍數(shù)的變化而發(fā)生的內(nèi)部位移變化過程提供幫助，進(jìn)而為評價(jià)相應(yīng)工程的整體穩(wěn)定安全度提供依據(jù)。本發(fā)明設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡單，測試精確。
文檔編號G01B7/02GK101476862SQ200910058238
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者丁澤霖, 劉玉琨, 林 張, 李朝國, 楊寶全, 胡成秋, 董建華, 媛 陳, 陳建葉 申請人:四川大學(xué)