光弹性应力计在实践中的应用及改进.pdfVIP

ISSN 167l 29O0 采矿技术 第 13卷 第 3期 2013年 5月 CN 43— 1347／TD M iningTechnology，Vo1．13，No．3 M ay2013 光 弹 性应 力计 在 实践 中的应 用及 改进 涂 搜 ，刘福祯 (江西理工大学 应用科学学院， 江西 赣州市 341000) 摘 要 ：论述 了光弹性应力计在矿 山地压监测中实际应用的现状 ，并简要介绍了其基本原 理和使用方法，重点指 出了其在 实际应用中存在的一些 问题和不足，并提 出了一些改进方 向和 思路 。 关键词 ：地压监测；光弹性应力计 ；基本原理 ；应用现状 ；改进方 向 光弹性方法是研究各种工程结构和构筑物应力 性应力计上的条纹图与岩体应力 声、q有关 。根据 应变状态的一种有效 、直观的分析方法，光弹性应力 图形的形状 、对称性、位置以及条纹的数量颜色变化 计是其 中一种方法 ，是 由双折射材料制成的刚性应 等 ，可 以推算出 、q的比值和方向。如果将事先率 力传感器 ，由于具有成本低廉、安装简便 、观测方便 、 定好的标准条纹图与现场实际观测所得的条纹图进 直观 、性能稳定等特点 ，特别是可在恶劣的井下环境 行比对，就可以更方便地确定岩体应力的比值及方 条件 中长期使用 ，因此 已成为较常用的矿 山和隧道 向，然后再经过有关测定和计算 ，即可求出岩体应力 地压监测手段之一 ，主要用于测量岩体应力变化和 p、q的大小。 主应力方 向。 2 光弹性应力计的应用 1 光弹性应力计的基本原理 由于光弹性应力计的 自身特性及其基本原理 ， 光弹性应力计是以光测弹性力学基本理论和弹 决定 了它不能对原岩应力进行有效实测 ，而对原岩 性介质中的刚性包体理论为基础 ，当周围岩体的应 体开挖引起的次生应力场即围岩应力场的监测十分 力变化时，光弹性应力计在 圆偏振光场中的光学效 有效 ，而且直观简便易操作 。作为地压监测传统常 应发生相应变化 ，根据应力光学定律 即可得 出岩体 用手段之一 ，通常光弹性应力计的布点选择和埋设 ， 该点的主应力及其方向。 必须根据实际情况 因地制宜，按照地压监测的总体 由光测弹性力学基本理论 口 可知 ，光弹性应 方案的要求来进行 ，尽可能选择整体性较好的岩石 ， 力计中任意点的主应力差与其尺寸、物理性质、以及 在有破碎或岩层节理发育地段不宜设点布置，现场 被测物体的几何条件和物理性质有关 。当光弹性应 钻孔埋设及定位等操作必须要精心仔细。 力计的弹模 比被测物体的弹模高出若干倍时，可将 在实践 中埋设光弹性应力计的钻孔深度取决于 光弹性应力计视为一刚性包体 ，所反映的应力实际 观测仪器。当采用反射式偏振镜时，孔深宜取 1～ 上不受周围介质弹模的影响。就双轴光弹性应力计 1．5In，孔壁间隙应尽量小 ，以尽可能减小粘结剂引 而言，周围介质中应力 的任何改变 ，都将在光弹性 起 的观测误差。在埋设 时，光弹性应力计 中心孔应 应力计上形成具有一定特征 的应力干涉条纹 图案 ， 与钻孔轴线保持一致。反光镀层应有 良好的防潮性 这是籍 以进行应力测量的基础。 能。观测时，偏振镜对准光弹性应力计 ，通过 白光源 当光弹性应力计埋设后 ，岩体承受未知的双 向 照射 ，光弹性应力计 中将显现彩色应力