變載光纖應(yīng)變巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種變載光纖應(yīng)變巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，包括應(yīng)變儀和試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)裝置包括支撐機(jī)構(gòu)、測(cè)量機(jī)構(gòu)和光纖固定機(jī)構(gòu)，其中：支撐機(jī)構(gòu)包括連接在一起構(gòu)成一個(gè)正方形或長(zhǎng)方形的左、右支架和上、下支架；測(cè)量機(jī)構(gòu)包括機(jī)械百分表、異形掛鉤以及砝碼；光纖固定機(jī)構(gòu)包括左側(cè)光纖固定裝置、右側(cè)光纖固定裝置和光纖，所述左側(cè)、右側(cè)光纖固定裝置結(jié)構(gòu)相同，均包括移動(dòng)座、滾輪、連接臂以及用于固定滾輪的緊固件，光纖的一端纏繞于左側(cè)光纖固定裝置中的滾輪上，另一端依次穿過異形掛鉤上后纏繞于右側(cè)光纖固定裝置中的滾輪上；所述光纖的一個(gè)端頭與應(yīng)變儀相接。該試驗(yàn)系統(tǒng)可增加載點(diǎn)和變荷載，以滿足模擬不同載荷下概化模型的巖溶塌陷試驗(yàn)。
【專利說明】變載光纖應(yīng)變巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖溶塌陷監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種變載光纖應(yīng)變巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)巖溶分布廣泛，約占國(guó)土面積的1/3，這些地區(qū)地質(zhì)環(huán)境脆弱，隨著人類活動(dòng)的頻繁，面臨的巖溶地質(zhì)災(zāi)害問題日益突出，特別是巖溶塌陷問題，已經(jīng)成為巖溶地區(qū)面臨的主要地質(zhì)災(zāi)害之一。巖溶塌陷具有發(fā)生隨機(jī)、形成隱蔽、時(shí)空不確定的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)方法成本高、難精確定位、監(jiān)測(cè)范圍有限難以滿足需求，而分布式光纖傳感技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外部物理參量變化進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，同時(shí)獲取其空間分布和隨時(shí)間變化信息的特點(diǎn)，能夠系統(tǒng)進(jìn)行大范圍、連續(xù)監(jiān)測(cè)。近年來，分布式光纖傳感技術(shù)做為國(guó)際上最具價(jià)值的監(jiān)測(cè)技術(shù)手段在建筑物結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)、巖土工程監(jiān)測(cè)等方面有大量應(yīng)用，但在地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域還處在研究階段，在巖溶塌陷方面更是鮮有報(bào)道，僅僅在試驗(yàn)方面進(jìn)行了探索。巖溶塌陷因其發(fā)生的隱蔽性，傳統(tǒng)的試驗(yàn)研究手段難以直觀地對(duì)巖溶塌陷過程進(jìn)行有效研究，目前也尚未發(fā)現(xiàn)有能夠通過改變荷載以滿足模擬不同載荷條件下概化模型的巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種變載光纖應(yīng)變巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。該試驗(yàn)系統(tǒng)可采用增加或減少異形掛鉤的數(shù)量來增加載點(diǎn)和變荷載，可以滿足模擬不同載荷條件下概化模型的巖溶塌陷試驗(yàn)。
[0004]本發(fā)明所述的變載光纖應(yīng)變巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，包括應(yīng)變儀和試驗(yàn)裝置，所述的試驗(yàn)裝置包括支撐機(jī)構(gòu)、測(cè)量機(jī)構(gòu)和光纖固定機(jī)構(gòu)，其中:
[0005]所述的支撐機(jī)構(gòu)包括呈垂直方向設(shè)置的左支架和右支架，呈水平方向設(shè)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連接在一起構(gòu)成一個(gè)正方形或長(zhǎng)方形；
[0006]所述的測(cè)量機(jī)構(gòu)包括通過表架安裝在上支架上的若干個(gè)機(jī)械百分表、與機(jī)械百分表數(shù)量相當(dāng)?shù)漠愋螔煦^以及放置于異形掛鉤上的砝碼，所述異形掛鉤的一端具有兩個(gè)開口在水平方向上且開口相背離的“U”形槽，其中靠近于異形掛鉤端頭處的“U”形槽為第一“U”形槽，位于第一“U”形槽下方的為第二“U”形槽，在第一“U”形槽靠近異形掛鉤端頭一側(cè)的內(nèi)側(cè)壁上開設(shè)有第三“U”形槽，所述機(jī)械百分表的測(cè)量頭卡接于該第三“U”形槽中；所述異形掛鉤的另一端具有可放置砝碼的平臺(tái)，所述的砝碼放置于該平臺(tái)上；
[0007]所述的光纖固定機(jī)構(gòu)包括左側(cè)光纖固定裝置、右側(cè)光纖固定裝置和光纖，所述的左側(cè)光纖固定裝置和右側(cè)光纖固定裝置的結(jié)構(gòu)相同，均包括移動(dòng)座、滾輪、連接臂以及設(shè)置于連接臂上用于固定滾輪的緊固件，其中，所述滾輪的中心設(shè)置有軸承，其圓周面上開設(shè)有向滾輪中心凹進(jìn)的光纖纏繞槽，在光纖纏繞槽的底部開設(shè)有導(dǎo)向槽，所述的緊固件為螺釘、螺栓或定位銷；所述的移動(dòng)座安裝于左支架或右支架上，所述連接臂的一端通過可拆卸連接的方式安裝在移動(dòng)座上，其另一端則與滾輪上的軸承相連接；所述的光纖的一端纏繞于左側(cè)光纖固定裝置中的滾輪上，另一端依次穿過測(cè)量機(jī)構(gòu)中的異形掛鉤上的第二 “U”形槽后纏繞于右側(cè)光纖固定裝置中的滾輪上；所述光纖其中的一個(gè)端頭與所述的應(yīng)變儀相連接。
[0008]上述試驗(yàn)系統(tǒng)的試驗(yàn)裝置中，所述的左支架、右支架、上支架和下支架之間的連接方式可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，優(yōu)選為可拆卸連接。在進(jìn)行實(shí)際的測(cè)試時(shí)，左支架和右支架應(yīng)分別與上支架和下支架相垂直。當(dāng)它們采用可拆卸連接的方式時(shí)，為了使整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在不同跨度與不同載荷條件下模擬不同載荷條件下概化模型的巖溶塌陷試驗(yàn)，優(yōu)選是在上支架上開設(shè)一與其自身平行的跨度調(diào)節(jié)槽，在下支架上開設(shè)若干個(gè)定位孔或一與其自身平行的定位槽，此時(shí)，所述左支架的一端和右支架的一端均分別通過可拆卸連接的方式安裝于所述的跨度調(diào)節(jié)槽中，所述左支架的另一端和右支架的另一端均分別通過可拆卸連接的方式安裝于所述的定位孔或定位槽中。
[0009]上述試驗(yàn)裝置中，優(yōu)選是將異形掛鉤上的第二 “U”形槽的靠近第一 “U”形槽一側(cè)的內(nèi)側(cè)壁設(shè)計(jì)成弧形，以使光纖能更好的卡于所述的第二 “U”形槽中而不滑動(dòng)或彈出。
[0010]為了進(jìn)一步確保纏繞于滾輪上的光纖不從滾輪上彈出，所述的光纖固定機(jī)構(gòu)優(yōu)選還包括兩個(gè)用以夾持固定光纖的夾具，所述的夾具通過螺栓固定于所述的移動(dòng)座上。
[0011]為了使本試驗(yàn)裝置能更穩(wěn)固的置放于地面上，所述的試驗(yàn)裝置還包括底座機(jī)構(gòu)，所述的底座機(jī)構(gòu)包括左側(cè)固定底座和右側(cè)固定底座，其中左側(cè)固定底座與左支架的底端固接或可拆卸連接，右側(cè)固定底座與右支架的底端固接或可拆卸連接。
[0012]在進(jìn)行實(shí)際測(cè)試時(shí)，左側(cè)光纖固定裝置中的滾輪和右側(cè)光纖固定裝置中的滾輪需要在同一高度上，為了能方便地調(diào)節(jié)上述兩個(gè)滾輪的高度，優(yōu)選是在左支架開設(shè)一其自身平行的移動(dòng)槽，并在右支架上也開設(shè)一與其自身平行的移動(dòng)槽，從而將左側(cè)光纖固定裝置中的移動(dòng)座通過可拆卸連接的方式安裝于左支架上的移動(dòng)槽中，將右側(cè)光纖固定裝置中的移動(dòng)座通過可拆卸連接的方式安裝于右支架上的移動(dòng)槽中。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述的表架通常為普通表架、萬能表架或磁力表座,優(yōu)選為磁力表座。
[0014]上述技術(shù)方案中，所述的可拆卸連接可以是現(xiàn)有技術(shù)中常用的可拆卸連接方式，具體可以是螺栓連接、螺柱連接、螺釘連接或銷連接。
[0015]上述技術(shù)方案中，所述的光纖儀可以是現(xiàn)有技術(shù)中常用的光纖儀，具體可以是光纖應(yīng)變分析儀AQ8603 (為日本橫河公司(Ando Electric C0.，Ltd.)生產(chǎn))。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的試驗(yàn)系統(tǒng)的特點(diǎn)在于:
[0017]1、本試驗(yàn)系統(tǒng)可采用增加或減少異形掛鉤的數(shù)量來增加載點(diǎn)和變荷載，可以滿足模擬不同載荷條件下概化模型的巖溶塌陷試驗(yàn)。
[0018]2、進(jìn)一步地，通過在上支架上設(shè)置跨度調(diào)節(jié)槽，同時(shí)在下支架上設(shè)置定位孔或定位槽，可對(duì)左支架和右支架之間的跨度進(jìn)行任意控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)一定距離內(nèi)(根據(jù)需要設(shè)置)的多跨度塌陷力學(xué)過程的概化模擬試驗(yàn)。
[0019]3、本試驗(yàn)系統(tǒng)成本低、安裝操作方便簡(jiǎn)單、節(jié)能，可模擬多跨度變載荷巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明所述的變載光纖應(yīng)變巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0021]圖2為圖1實(shí)施方式中異形掛鉤的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為應(yīng)用圖1所示系統(tǒng)，當(dāng)光纖為普通通信光纖時(shí)受單一定荷載不同跨度規(guī)模條件下巖溶塌陷過程模擬測(cè)試結(jié)果；其中 表示左支架和右支架間距為1.0m時(shí)，載荷為OKg時(shí)的模擬測(cè)試結(jié)果，* 表示左支架和右支架間距為1.0m時(shí)，載荷為2Kg時(shí)的模擬測(cè)試結(jié)果，*:表示左支架和右支架間距為1.5m時(shí)，載荷為2Kg時(shí)的模擬測(cè)試結(jié)果，
* 表示左支架和右支架間距為2.0m時(shí),載荷為2Kg時(shí)的模擬測(cè)試結(jié)果，X 表示左支架和右支架間距為2.4m時(shí)，載荷為2Kg時(shí)的模擬測(cè)試結(jié)果；
[0023]圖4為應(yīng)用圖1所示系統(tǒng)，當(dāng)光纖為GFRP鎧裝光纖時(shí)同一跨度條件下不同單一載荷條件下巖溶塌陷過程模擬測(cè)試結(jié)果；其中。表示左支架和右支架間距為2m時(shí)，載荷為0.5Kg時(shí)的模擬測(cè)試結(jié)果，? 表示左支架和右支架間距為2m時(shí)，載荷為IKg時(shí)的模擬測(cè)試結(jié)果，* 表示左支架和右支架間距為2m時(shí)，載荷為2Kg時(shí)的模擬測(cè)試結(jié)果，
ψ.表不左支架和右支架間距為2m時(shí),載荷為3Kg時(shí)的模擬測(cè)試結(jié)果，x:表不左支
架和右支架間距為2m時(shí)，載荷為5Kg時(shí)的模擬測(cè)試結(jié)果。
[0024]圖中標(biāo)號(hào)為:
[0025]I機(jī)械百分表；2異形掛鉤；2_1第一“U”形槽'2-2第二“U”形槽；2_3第三“U”形槽；2-4平臺(tái)；2-5連桿；3砝碼；4上支架；5跨度調(diào)節(jié)槽；6螺栓；7夾具；8滾輪；9移動(dòng)座；10軸承；11螺釘；12左支架；13右支架；14下支架；15定位銷；16定位孔；17移動(dòng)槽；18連接臂；19支撐臂；20支撐墊；21磁力表座；22光纖；23應(yīng)變儀。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1所示，本發(fā)明所述的變載光纖應(yīng)變巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，包括應(yīng)變儀23(本實(shí)施例中，具體為光纖應(yīng)變分析儀AQ8603)和試驗(yàn)裝置，所述的試驗(yàn)裝置包括支撐機(jī)構(gòu)、底座機(jī)構(gòu)、測(cè)量機(jī)構(gòu)和光纖固定機(jī)構(gòu)，其中:
[0027]所述的支撐機(jī)構(gòu)包括呈垂直方向設(shè)置的左支架12和右支架13、呈水平方向設(shè)置的上支架4和下支架14 ;在左支架12上開設(shè)有一道與其自身平行的移動(dòng)槽17，在右支架13上也開設(shè)有一道與其自身平行的移動(dòng)槽17 ;在上支架4上開設(shè)有一條與其自身平行的跨度調(diào)節(jié)槽5，該跨度調(diào)節(jié)槽5的長(zhǎng)度稍小于上支架4的長(zhǎng)度，在下支架14上開設(shè)有若干個(gè)定位孔16 ;所述左支架12上靠近左支架12 —個(gè)端頭的端頭處開設(shè)有孔，用螺栓6穿過該孔及上支架4上的跨度調(diào)節(jié)槽5以螺栓連接的方式將左支架12的一端與上支架4連接固定，同樣地，右支架13上靠近右支架13 —個(gè)端頭的端頭處也開設(shè)有孔，用螺栓6穿過該孔及上支架4上的跨度調(diào)節(jié)槽5以螺栓連接的方式將右支架13的一端與上支架4連接固定；在左支架12上靠近左支架12另一個(gè)端頭的端頭處也開設(shè)有孔，用定位銷15穿過該孔及下支架14上的定位孔16從而將左支架12的另一端與下支架14連接固定，同樣地，右支架13上靠近右支架13另一個(gè)端頭的端頭處也開設(shè)有孔，用定位銷15穿過該孔及下支架14上的定位孔16從而將右支架13的另一端與下支架14連接固定；當(dāng)所述的左支架12、右支架13、上支架4和下支架14相互連接在一起后，它們之間相互垂直，并且構(gòu)成一個(gè)長(zhǎng)方形；
[0028]所述的底座機(jī)構(gòu)包括左側(cè)固定底座和右側(cè)固定底座，所述左側(cè)固定底座和右側(cè)固定底座結(jié)構(gòu)相同，均包括一個(gè)支撐墊20和兩個(gè)支撐臂19，其中支撐墊20與左支架12或右支架13的底端固定連接，所述支撐臂19的一端與左支架12或右支架13固定連接，另一端則與支撐墊20固定連接；以左側(cè)固定底座為結(jié)構(gòu)來說明，則是支撐墊20與左支架12底端固定連接，兩個(gè)支撐臂19的一端均是與左支架12固定連接，另一端則均與支撐墊20固定連接，形成三角支撐結(jié)構(gòu)以使整個(gè)試驗(yàn)裝置更為穩(wěn)定的放置在地面上；該底座機(jī)構(gòu)中，支撐墊20和支撐臂19與左支架12或右支架13的連接方式也可以采用可拆卸連接，如螺栓連接等，但本實(shí)施方式中優(yōu)選采用固定連接；
[0029]所述的測(cè)量機(jī)構(gòu)包括若干個(gè)機(jī)械百分表1、與機(jī)械百分表I數(shù)量相當(dāng)?shù)漠愋螔煦^2以及將要用于放置在異形掛鉤2上的砝碼3，其中，所述異形掛鉤2的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其一端具有兩個(gè)開口在水平方向上且開口相背離的“U”形槽，其中靠近于異形掛鉤2端頭處的“U”形槽為第一 “U”形槽2-1，位于第一 “U”形槽2-1下方的為第二 “U”形槽2-2，該第二“U”形槽2-2中，靠近第一“U”形槽2-1 —側(cè)的內(nèi)側(cè)壁為弧形(以使光纖22能更好的卡于所述的第二 “U”形槽2-2中而不滑動(dòng)或彈出)；在第一 “U”形槽2-1靠近異形掛鉤2端頭一側(cè)的內(nèi)側(cè)壁上還開設(shè)有第三“U”形槽2-3，該第三“U”形槽2-3的開口方向與第一“U”形槽2-1的開口方向相同；所述異形掛鉤2的另一端具有一個(gè)可放置砝碼3的平臺(tái)2-4 ;所述異形掛鉤2其中一個(gè)端頭上的第二“U”形槽2-2與其另一端頭上的平臺(tái)2-4之間由一連桿2-5連接；所述的機(jī)械百分表I通過磁力表座21安裝在上支架4上，所述機(jī)械百分表I的測(cè)量頭卡接于異形掛鉤2的第三“U”形槽2-3中，所述的砝碼3放置于異形掛鉤2的平臺(tái)2-4上；
[0030]所述的光纖固定機(jī)構(gòu)包括左側(cè)光纖固定裝置、右側(cè)光纖固定裝置、光纖22 (所述的光纖22可以是現(xiàn)有技術(shù)中常用的光纖22，具體如普通通信光纖或GFRP鎧裝光纖等)以及兩個(gè)用以夾持固定光纖22的夾具7，所述的左側(cè)光纖固定裝置和右側(cè)光纖固定裝置的結(jié)構(gòu)相同，均包括移動(dòng)座9、滾輪8、連接臂18以及設(shè)置于連接臂18上用于實(shí)現(xiàn)滾輪8制動(dòng)的螺釘11，其中，所述滾輪8的中心設(shè)置有軸承10，滾輪8的圓周面上開設(shè)有向滾輪8中心凹進(jìn)的光纖纏繞槽(用于纏繞光纖22)，在光纖纏繞槽的底部開設(shè)有導(dǎo)向槽；所述的移動(dòng)座9安裝于左支架12或右支架13上的移動(dòng)槽17中，所述連接臂18的一端通過可拆卸連接的方式安裝在移動(dòng)座9上，其另一端則與滾輪8上的軸承10相連接；以左側(cè)光纖22固定裝置進(jìn)行具體說明，則是所述移動(dòng)座9通過螺栓連接的方式安裝于左支架12上的移動(dòng)槽17中，所述連接臂18的一端通過螺釘連接的方式安裝在移動(dòng)座9上，其另一端則與滾輪8上的軸承10相固接，安裝好的兩個(gè)滾輪8應(yīng)處于同一高度；該機(jī)構(gòu)中的光纖22的一端纏繞于左側(cè)光纖固定裝置中的滾輪8上的光纖纏繞槽中，并從導(dǎo)向槽中導(dǎo)出，另一端依次穿過測(cè)量機(jī)構(gòu)中與機(jī)械百分表I相卡接的所有異形掛鉤2上的第二“U”形槽2-2并與所述第二“U”形槽2-2的弧形內(nèi)側(cè)壁相貼，最后進(jìn)入右側(cè)光纖固定裝置中的滾輪8上的導(dǎo)向槽并纏繞于其上的光纖纏繞槽中；所述的夾具7設(shè)置于位于左側(cè)光纖固定裝置中的滾輪8和右側(cè)光纖固定裝置中的滾輪8之間的光纖22上，并通過螺栓6固定于所述的移動(dòng)座9上。
[0031]上述實(shí)施方式中，所述左支架12、右支架13、上支架4和下支架14優(yōu)選采用Z 50mmX 50mmX 5mm的角鋼制作，其中上支架4和下支架14的長(zhǎng)度通常取2.5m,上支架4上的跨度調(diào)節(jié)槽5的長(zhǎng)和寬可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，本實(shí)施方式中，其長(zhǎng)和寬分別2400mm和20mm ;所述左支架12、右支架13的高度通常取1.2m，其上的移動(dòng)槽17的寬和高分別為20mm和 30mm。
[0032]具體進(jìn)行安裝時(shí)，通常是先按需要測(cè)定的跨度將上支架4、下支架14分別和左支架12和右支架13進(jìn)行固定；然后，將左側(cè)光纖固定裝置和右側(cè)光纖固定裝置裝好，再通過調(diào)節(jié)連接移動(dòng)座9與左支架12或移動(dòng)座9與右支架13連接的螺栓6對(duì)兩個(gè)移動(dòng)座9分別進(jìn)行固定，與此同時(shí)保證兩個(gè)滾輪8的水平對(duì)準(zhǔn)；之后，將被測(cè)光纖22分別纏繞于兩個(gè)滾輪8上，并最后由導(dǎo)向槽引出或?qū)?，同時(shí)用夾具7進(jìn)行固定，在整個(gè)被測(cè)光纖22將兩側(cè)的滾輪8進(jìn)行固定時(shí)，記錄每個(gè)滾輪8上被測(cè)光纖22的起止標(biāo)碼并記錄，進(jìn)行預(yù)加拉伸力。對(duì)光纖22進(jìn)行微調(diào)，然后將機(jī)械百分表I按設(shè)計(jì)需求進(jìn)行安裝固定，機(jī)械百分表I的測(cè)量頭卡接于異形掛鉤2的第三“U”形槽2-3，將加入預(yù)應(yīng)力的光纖22放置異形掛鉤2的第二 “U”形槽2-2并使光纖22緊貼于第二“U”形槽2-2的內(nèi)側(cè)壁(該內(nèi)側(cè)壁為與第一“U”形槽2_1相鄰的內(nèi)側(cè)壁)，調(diào)節(jié)機(jī)械百分表I歸零，然后根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，將各種荷載施加于異形掛鉤2底部的平臺(tái)2-4上，在加荷載前及加載卸載過程中，通過應(yīng)變儀23對(duì)光纖22進(jìn)行測(cè)量，以得到光纖22無荷載的初始值及過程中光纖22應(yīng)變數(shù)據(jù)，同時(shí)根據(jù)機(jī)械百分表I的位移，可以獲得光纖22受荷點(diǎn)垂向位移數(shù)據(jù)，通過計(jì)算分析得出光纖22軸向變形與光纖22應(yīng)變分析儀測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，通過對(duì)不同類型光纖22不同載荷變化條件下的測(cè)量結(jié)果對(duì)比分析，獲取不同類型光纖22對(duì)荷載的敏感性并通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行標(biāo)定。
[0033]圖3和圖4為采用圖1所示的變載光纖應(yīng)變巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行具體模擬試驗(yàn)的結(jié)果，其中圖3為圖1所示的變載光纖應(yīng)變巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)(系統(tǒng)中的光纖22為普通通信光纖22)受單一定荷載不同跨度規(guī)模條件下巖溶塌陷過程模擬測(cè)試結(jié)果；圖4為圖1所示的變載光纖應(yīng)變巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)(系統(tǒng)中的光纖22為GFRP鎧裝光纖22)在同一跨度條件下不同單一載荷條件下巖溶塌陷過程模擬測(cè)試結(jié)果。
【權(quán)利要求】
1.變載光纖應(yīng)變巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，包括應(yīng)變儀(23)和試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的試驗(yàn)裝置包括支撐機(jī)構(gòu)、測(cè)量機(jī)構(gòu)和光纖固定機(jī)構(gòu)，其中: 所述的支撐機(jī)構(gòu)包括呈垂直方向設(shè)置的左支架(12)和右支架(13)，呈水平方向設(shè)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)相互連接在一起構(gòu)成一個(gè)正方形或長(zhǎng)方形； 所述的測(cè)量機(jī)構(gòu)包括通過表架安裝在上支架(4)上的若干個(gè)機(jī)械百分表(I)、與機(jī)械百分表(I)數(shù)量相當(dāng)?shù)漠愋螔煦^(2)以及放置于異形掛鉤(2)上的砝碼(3)，所述異形掛鉤(2)的一端具有兩個(gè)開口在水平方向上且開口相背離的“U”形槽，其中靠近于異形掛鉤(2)端頭處的“U”形槽為第一 “U”形槽(2-1)，位于第一 “U”形槽(2-1)下方的為第二 “U”形槽(2-2)，在第一“U”形槽2-1靠近異形掛鉤(2)端頭一側(cè)的內(nèi)側(cè)壁上開設(shè)有第三“U”形槽(2-3)，所述機(jī)械百分表(I)的測(cè)量頭卡接于該第三“U”形槽(2-3)中；所述異形掛鉤(2)的另一端具有可放置砝碼(3)的平臺(tái)(2-4)，所述的砝碼(3)放置于該平臺(tái)(2-4)上；所述異形掛鉤(2)其中一個(gè)端頭上的第二“U”形槽(2-2)與其另一端頭上的平臺(tái)(2-4)之間由一連桿(2-5)連接； 所述的光纖固定機(jī)構(gòu)包括左側(cè)光纖固定裝置、右側(cè)光纖固定裝置和光纖(22)，所述的左側(cè)光纖固定裝置和右側(cè)光纖固定裝置的結(jié)構(gòu)相同，均包括移動(dòng)座(9)、滾輪(8)、連接臂(18)以及設(shè)置于連接臂(18)上用于固定滾輪⑶的緊固件，其中，所述滾輪⑶的中心設(shè)置有軸承10，其圓周面上開設(shè)有向滾輪(8)中心凹進(jìn)的光纖纏繞槽，在光纖纏繞槽的底部開設(shè)有導(dǎo)向槽，所述的緊固件為螺釘(11)、螺栓(6)或定位銷(15);所述的移動(dòng)座(9)安裝于左支架(12)或右支架(13)上，所述連接臂(18)的一端通過可拆卸連接的方式安裝在移動(dòng)座(9)上，其另一端則與滾輪(8)上的軸承(10)相連接；所述的光纖(22)的一端纏繞于左側(cè)光纖固定裝置中的滾輪(8)上，另一端依次穿過測(cè)量機(jī)構(gòu)中的異形掛鉤(2)上的第二“U”形槽(2-2)后纏繞于右側(cè)光纖固定裝置中的滾輪(8)上；所述光纖(22)其中的一個(gè)端頭與所述的應(yīng)變儀(23)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變載光纖應(yīng)變巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的左支架(12)、右支架(13)、上支架(4)和下支架(14)之間的連接方式為可拆卸連接，在上支架(4)上開設(shè)一與其自身平行的跨度調(diào)節(jié)槽(5)，在下支架(14)上開設(shè)若干個(gè)定位孔(16)或一與其自身平行的定位槽，此時(shí)，所述左支架(12)的一端和右支架(13)的一端均分別通過可拆卸連接的方式安裝于所述的跨度調(diào)節(jié)槽(5)中，所述左支架(12)的另一端和右支架(13)的另一端均分別通過可拆卸連接的方式安裝于所述的定位孔(16)或定位槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變載光纖應(yīng)變巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的光纖固定機(jī)構(gòu)還包括兩個(gè)用以夾持固定光纖(22)的夾具(7)，所述的夾具(7)通過螺栓(6)固定于所述的移動(dòng)座(9)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的變載光纖應(yīng)變巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)系統(tǒng),其特征在于:所述的試驗(yàn)裝置還包括底座機(jī)構(gòu)，所述的底座機(jī)構(gòu)包括左側(cè)固定底座和右側(cè)固定底座，其中左側(cè)固定底座與左支架(12)的底端固接或可拆卸連接，右側(cè)固定底座與右支架(13)的底端固接或可拆卸連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變載光纖應(yīng)變巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述左支架(12)和右支架(13)上均開設(shè)有與其自身平行的移動(dòng)槽(17)，所述的移動(dòng)座(9)通過可拆卸連接的方式安裝于所述的移動(dòng)槽(17)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變載光纖應(yīng)變巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的表架為普通表架、萬能表架或磁力表座(21)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的 變載光纖應(yīng)變巖溶塌陷過程模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述的可拆卸連接為螺栓連接、螺柱連接、螺釘連接或銷連接。
【文檔編號(hào)】G01N33/24GK103983755SQ201410233666
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】管振德, 蔣小珍, 雷明堂, 蒙彥, 戴建玲, 羅偉權(quán), 賈龍, 吳遠(yuǎn)斌, 覃有強(qiáng), 姜伏偉 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所