一種光纖光柵地應(yīng)力的獲取方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光纖光柵地應(yīng)力的獲取方法，在受力桿桿身上沿軸向微錯距布置、沿橫截面中心對稱布置三組光纖布拉格光柵組粘貼點(diǎn)，把受力桿安裝在鉆孔中，借助套鉆設(shè)備對粘貼點(diǎn)處側(cè)壁圍巖套鉆環(huán)形槽來解除圍巖應(yīng)力，計算機(jī)系統(tǒng)得到光柵中心波長漂移量后進(jìn)行處理以得到軸向應(yīng)變量，并根據(jù)鉆孔局部壁面應(yīng)力解除法理論得到大地坐標(biāo)系下圍巖地應(yīng)力分量。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)有：方法便于實(shí)現(xiàn)，所需巖芯較短，降低了測量的取巖芯工藝難度；能快速準(zhǔn)確地提供地應(yīng)力測量數(shù)據(jù)，通過計算機(jī)系統(tǒng)能進(jìn)行自動化信息處理；采用全光測量和光纖傳輸，能避免復(fù)雜惡劣環(huán)境及電磁干擾的影響；測量端無需供電，且由于不存在電信號和電子器件，能保證現(xiàn)場的安全。
【專利說明】一種光纖光柵地應(yīng)力的獲取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種巖土地下工程測量【技術(shù)領(lǐng)域】的方法，具體是一種光纖光柵地應(yīng)力的獲取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地應(yīng)力狀態(tài)是巖土地下工程最重要的問題之一，而地應(yīng)力測量是獲取地應(yīng)力狀態(tài)最直接的手段。但是，地應(yīng)力的測量難度很高，測量精度較差，盡管多年來各界學(xué)者和科研人員進(jìn)行了大量的研究和探索，但至今仍未取得較滿意的成果。目前使用較為普遍的地應(yīng)力測量方法中，套芯應(yīng)力解除法由于工藝問題在深孔中容易斷芯而使測量無效，水力壓裂法由于主應(yīng)力方向的假定過于理想而與實(shí)際情況可能存在較大誤差。
[0003]經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利《基于BWSRM原理的水平孔地應(yīng)力測量裝置》(葛修潤，侯明勛，涂光騫，發(fā)明專利號201210559619.7，國家知識產(chǎn)權(quán)局，2012年12月20日沖提出了適用于地下硐室、礦山巷道中近水平孔內(nèi)基于BWSRM原理的地應(yīng)力測量的技術(shù)實(shí)施途徑。但是，該裝置對設(shè)備依賴性很強(qiáng)，基本上屬于傳統(tǒng)的安全監(jiān)測技術(shù)手段，并且存在著各種缺點(diǎn)，比如獲得的數(shù)據(jù)誤差較大、不能進(jìn)行全自動信息化處理、易受電磁和井下潮濕環(huán)境干擾等。
[0004]光纖光柵傳感技術(shù)是隨著光纖光柵制作技術(shù)的發(fā)展而崛起的一種嶄新的傳感技術(shù)，相比較傳統(tǒng)的傳感器，光纖光柵傳感器具有抗電磁干擾、抗腐蝕、電絕緣、高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)。因此，將光纖光柵傳感器用于石油、巖土、煤礦等領(lǐng)域擴(kuò)展成為趨勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種精度高、誤差小、原理簡單、抗干擾能力強(qiáng)、可自動信息化處理數(shù)據(jù)的光纖光柵地應(yīng)力的獲取方法。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明的光纖光柵地應(yīng)力的獲取方法，包括如下步驟:
[0007]a、在受力桿的桿身沿軸向橫截面中心布置3組互成120°角、軸向錯距為D的三個光纖布拉格光柵組粘貼點(diǎn)；
[0008]b、在每個粘貼點(diǎn)中固定至少一組沿鉆桿徑向分布、角度α為O。、45°、90°的三個沿角軸向應(yīng)變的光纖布拉格光柵組；
[0009]C、用鉆孔機(jī)在地下圍巖的巷道壁施工一水平鉆孔，孔徑與受力桿直徑相同，用推進(jìn)桿將受力桿安裝于水平鉆孔中，布置在受力桿上的光纖布拉格光柵組的光纖接頭引出水平鉆孔的外部并與光纖連接，推進(jìn)桿通過孔口支撐架固定，光纖接入光纖光柵解調(diào)儀，光纖布拉格光柵組產(chǎn)生應(yīng)變后，光纖光柵解調(diào)儀將解調(diào)后信號傳輸至計算機(jī)系統(tǒng)，得到3組光纖布拉格光柵組的中心波長漂移量數(shù)據(jù)；
[0010]d、借助套鉆設(shè)備對光纖布拉格光柵組處側(cè)壁圍巖套鉆環(huán)形槽，使套鉆環(huán)形槽內(nèi)的巖芯與周圍巖體分離從而解除圍巖應(yīng)力；
[0011]e、對軸向應(yīng)變光柵的中心波長漂移量數(shù)據(jù)進(jìn)行如下處理以得到軸向應(yīng)變量:
【權(quán)利要求】
1.一種光纖光柵地應(yīng)力的獲取方法，其特征在于，包括如下步驟: a、在受力桿(9)的桿身沿軸向橫截面中心布置3組互成120°角、軸向錯距為D的三個光纖布拉格光柵組粘貼點(diǎn)(A、B、C)； b、在每個粘貼點(diǎn)中固定至少一組沿鉆桿(9)徑向分布、角度α為0°、45°、90°的三個沿角軸向應(yīng)變的光纖布拉格光柵組(2); C、用鉆孔機(jī)在地下圍巖(I)的巷道壁施工一水平鉆孔(8)，孔徑與受力桿(9)直徑相同，用推進(jìn)桿(5)將受力桿(9)安裝于水平鉆孔(8)中，布置在受力桿(9)上的光纖布拉格光柵組⑵的光纖接頭(7)引出水平鉆孔⑶的外部并與光纖(10)連接，推進(jìn)桿(5)通過孔口支撐架(6)固定，光纖(10)接入光纖光柵解調(diào)儀(11)，光纖布拉格光柵組(2)產(chǎn)生應(yīng)變后，光纖光柵解調(diào)儀(11)將解調(diào)后信號傳輸至計算機(jī)系統(tǒng)(12)，得到3組光纖布拉格光柵組(2)的中心波長漂移量數(shù)據(jù)； d、借助套鉆設(shè)備對光纖布拉格光柵組(2)處側(cè)壁圍巖套鉆環(huán)形槽(3)，使套鉆環(huán)形槽(3)內(nèi)的巖芯(4)與周圍巖體分離從而解除圍巖應(yīng)力； e、對軸向應(yīng)變光柵的中心波長漂移量數(shù)據(jù)進(jìn)行如下處理以得到軸向應(yīng)變量:
【文檔編號】E21B49/00GK103556992SQ201310538965
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】方新秋, 劉曉寧, 樊海亮, 梁敏富 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)