專利名稱：一種地質構造模擬實驗中的三維應力測量裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及地質構造物理模擬模擬實驗中采用應力傳感器測量的裝置，地質模型 在變形過程中，需要在不同位置預埋該傳感器裝置，通過信號調理裝置將傳感器的信號傳 輸?shù)接嬎銠C，計算機可直接測試出模型中不同位置點的三維應力狀態(tài)。
背景技術：
在以往的地質構造物理模擬中，還沒有利用應力傳感器測量模型內部應力狀態(tài)變 化的例子。現(xiàn)有文獻中有報道利用光纖技術對地質構造模擬模型內部應變進行研究，這也 是目前對于模型內部應力應變研究中使用最多的方法，該方法是在模型中預埋應變光纖， 在光纖隨模型變形過程中觀察其內部不同位置應變變化量。但這些光纖應變實驗采用的是 布里淵的原理方法，其測量的應變是1米內范圍的二維方向應變平均值，而且該方法不能 測量應力，故對于模型的研究存在較大的局限性。為了研究模型內部某點位置的三維受力的情況，應在該點位置預埋一個可測試三 維方向應力的傳感器，且該傳感器在模型構造變形時不但可記錄其三維方向的應力值，還 可記錄其自身的三維空間位置狀態(tài)，從而達到對于地質構造物理模擬實驗中應力應變狀態(tài) 的定量化研究，目前國內外還沒有此裝置。
發(fā)明內容
為了克服上述現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供了一種地質構造模擬實驗中的 三維應力測量裝置，其可以滿足模型內部某點位置的三維受力狀態(tài)的測量。本發(fā)明所述的地質構造模擬實驗中的三維應力測量裝置，其包括應力傳感器、應 力測試分析儀和計算機，所述應力傳感器埋設在實驗砂箱內的砂體中，應力傳感器通過導 線連接實驗砂箱外的應力測試分析儀，應力測試分析儀再通過數(shù)據(jù)線連接計算機。上述應力傳感器是以陶瓷材料做成立方體，在立方體內部裝有三維加速度傳感芯 片，在立方體的六面上分別安裝六個應力傳感芯片。本發(fā)明通過埋設在實驗砂箱內的砂體中應力傳感器，可以測量出埋設處砂體的三 維受力情況，其不但可記錄其三維方向的應力值，還可記錄其自身的三維空間位置狀態(tài)的 變化，從而達到對于地質構造物理模擬實驗中應力應變狀態(tài)的定量化研究。
圖1是本發(fā)明的示意圖，
圖2是應力傳感器的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明的地質構造模擬實驗中的三維應力測量裝置，其主要包括應 力傳感器1、應力測試分析儀2和計算機3，其中應力傳感器1埋設在實驗砂箱內的砂體中， 并通過導線4連接實驗砂箱外的應力測試分析儀2，應力測試分析儀2再通過數(shù)據(jù)線5連接 計算機3。如圖2，應力傳感器1是由陶瓷做成的六面體，其尺寸小于IX IX lcm，六面體內安 裝了三維加速度芯片6，其六面體表面安裝了六個應力傳感芯片7。傳感器的三維位置芯片 測量的位置精度<1%，應力精度<1%。在實驗前，將應力傳感器1預埋至實驗模型的砂體中，并由計算機3記錄初始位置 和初始圍壓的應力值，在模型的砂體變形過程中，通過記錄傳感器1的三維加速度芯片5的 值的變化可記錄傳感器1的位置狀態(tài)，同時記錄所有應力傳感器6的應力值，即可計算該點 位置三維應力狀態(tài)。本發(fā)明提供了一種地質構造模擬實驗中的三維應力測量裝置的思路及實施方法， 具體應用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普 通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應視為 本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種地質構造模擬實驗中的三維應力測量裝置，其特征在于包括應力傳感器(1)、 應力測試分析儀(2)和計算機(3)，所述應力傳感器(1)埋設在實驗砂箱內的砂體中，應力 傳感器(1)通過導線(4)連接實驗砂箱外的應力測試分析儀(2)，應力測試分析儀(2)再通 過數(shù)據(jù)線(5)連接計算機(3)。
2.根據(jù)權利要求1所述的地質構造模擬實驗中的三維應力測量裝置，其特征在于所述 應力傳感器是以陶瓷材料做成立方體，在立方體內部裝有三維加速度傳感芯片(6)，在立方 體的六面上分別安裝六個應力傳感芯片(7)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種地質構造模擬實驗中的三維應力測量裝置，其包括應力傳感器、應力測試分析儀和計算機，所述應力傳感器埋設在實驗砂箱內的砂體中，應力傳感器通過導線連接實驗砂箱外的應力測試分析儀，應力測試分析儀再通過數(shù)據(jù)線連接計算機。上述應力傳感器是以陶瓷材料做成立方體，在立方體內部裝有三維加速度傳感芯片，在立方體的六面上分別安裝六個應力傳感芯片。本發(fā)明通過埋設在實驗砂箱內的砂體中應力傳感器，可以測量出埋設處砂體的三維受力情況，其不但可記錄其三維方向的應力值，還可記錄其自身的三維空間位置狀態(tài)的變化，從而達到對于地質構造物理模擬實驗中應力應變狀態(tài)的定量化研究。
文檔編號G01L1/16GK102095533SQ20101058098
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權日2010年12月9日
發(fā)明者吳曉俊, 張朝軍, 李本亮, 解國愛, 賈東, 雷永良 申請人:南京大學