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应力测量仪器2010-3-11 16:58:48 中国选矿技术网 浏览 次 收藏 我来说两句 是指静态应力测量，不包括爆破、地震和冲击地压的量测。应力是指原岩应力与次生应力。通过电阻应变片、光弹片、钢弦振动、机械传动、液压传递等得出与应力相关的效应，计算应力值。 一、静态电阻应变仪 静态电阻应变仪分为简易型和多点巡检型两大量，见表1，表2。静态电阻应变仪测量精度高，数字显示，测试简便，体积小，重量轻，适用矿山量测。表1 国内常用的应力应变仪器类型型号技术指标用途优缺点制作厂家简易型静态电阻应变仪YJ-5最大量程11000 ；载波频率530Hz电源电压：AC220测量线数/预调点数1/20 适用于试验室内试验 以电子管作为振荡、放大、电源等部件的一种应变仪 优点：灵敏度高，稳定性好，测量精度较理想 缺点：体积、重量大 华东电子仪器厂YJB-IA最大量程10000 ；载波频率800Hz电源电压DC69；测量线数/预调点数1/20 适用于现场试验量测 晶体管式应变仪 优点：轻便易于携带，有足够的灵敏度，交、直流供电两用 成都科学仪器厂KJY-1最大量程25000 ；载波频率685Hz电源电压DC12.5；测量线数/预调点数1/0 适用在瓦斯气体的煤矿中 优点：是一种矿用轻便型应变仪常州煤矿电器厂多点巡检型电阻应变仪YJS-14最大量程19999 ；精度0.1 ；显示打印位数10；最多测点数400；测量速度每秒0.16.4点；转换方式：手动或自动；外围设备：打印机、X-Y绘图仪；启动方式：电子钟 现场实地量测和室内试验 优点：扩大了应变仪的功能 1）可输入各种物理量的模拟信号； 2）测量扫描控制功能 3）报警功能； 4）测量和计算功能 华东电子仪器厂SD-1100B最大量程60000 ；精度0.005 ；显示打印位数10；最多测点数1000；测量速度每秒10点；转换方式：手动或自动；微型计算机装在机内；外围设备：代码转换器、纸带穿孔机；启动方式：电子钟同上 优点：由于微型计算机装入机中，不仅量测应变数据，还可存贮量测数据，并可输出和进行运算 日本共和电业Adacus最大量程300000；精度0.1；显示打印位数10；最多测点数256；测量速度每秒0.51000点；转换方式：自动，微型计算机装在机内；外围设备：打印机、磁带机、MTC图象设备、数字式X-Y绘图仪同上同上美国MTS公司表2 电阻应变仪型号及主要技术性能技术性能YJ-5型静态电阻应变仪YJ-16型静态电阻应变仪YD-15型动态电阻应变仪量程（ ）111100，12220009999（可至1500（ ）10000灵每度（分辨能力）（ ）11，2，51基本误差1%（400 ，以下为2 ）0.2%，2个字1%灵敏系数1.82.622.00电桥电压（V）0.71.5约800/s3电阻平衡范围（）2500 10.6电容平衡范围（Pf）200020002000零点飘移（ /h）4小时小于3 同左5/2灵敏度变化每小时不超过0.2%，2个字1%/0.5h电源220 50Hz220220，50Hz仪器至测点距离（m）10050应变片阻值（）1001600120120（100600也可）使用条件-1040，湿度80%以下，外界磁场强度奥下5-1040湿度80%以下，无强磁场干扰205 湿度85%配套设备P20R-5型预调平衡箱600元YJD-17型预调平衡箱SZ-4，SC-16，SC9，SC10示波器外形尺寸（mm）300240410320420160四道310300210，八道310520210重量（kg）18.58四道13kg，八道20kg制造厂华东电子仪器厂同左同左备 注可作多点测量测4、8点 二、钢弦频率仪 该种仪器是用来接收和显示钢弦振动的频率讯号。是一种应用很广泛的应力测试工具。其优点是长期稳定性好、重量轻、测读方便。下面介绍矿山工程中常用的几种钢弦式测试元件。 （一）钻孔应力计 用来测试钻孔径向应力变化的元件。可在钻孔中进行长期的应力变化观测。该元件体积小，使用安设方便。一个应力计只能测得一个方向的应力值，要测多个方向的应力值，需要在相应的方向上设置应力计。 应力计由三件组成一个圆筒形应力计壳体，一块弧形活动块和一个楔形块组成。安装时用专门的安装杆将三件一起塞入钻孔中，并用楔形块的楔紧力对应力计施加一个适当的预应力，从而将应力计卡固在钻孔中。见图1，其技术性能见表3。表3 钻孔应力计的技术性能型号量程精度钻孔直径重量二次仪表研制单位GSJ70MPa30100kPa40mm1kgGP-2频率计山东矿业学院 应力计在安装使用前，必须在室内事先率定。应力计直径为D，率定板的宽度为1.5D，长度为3D，厚度为D。 （二）埋入式应变计 可用于混凝土应变测试，又能将几个应变计连成测杆进行岩石钻孔的应变测试。见图2，图中构件8、9、12用来量测岩体应变。构件10、11用来量测混凝土的应变。应变计长度为135mm，圆筒外径约30mm，灵敏度为24 /Hz。 （三）表面式应变计 用来量测岩体表面的应变数值，换算为表面应力。其长度为120150mm，量程为3000 ，精度可达1 。使用时可用粘结剂或砂浆固结。见图3。 （四）压力盒 压力盒分为岩土压力盒，见图4。双膜压力盒见图5，简支膜压力盒见图6。其技术性能见表4。表4 压力盒技术性能种类用途量程精度外表尺寸岩土压力盒量测岩土的外载荷0.11MPa0.0050.01MPa300mm20mm双膜压力盒偏心载荷的量测0.21.5MPa0.05%80mm45mm简支膜压力盒同 上0.11MPa0.0012MPa 三、液压式测力计 液压式测力计可分为活塞式和液囊式。活塞式测力计可用于量测井下顶板压力和支架压力，液囊式即压力枕主要用于量测巷道的外载荷大小。见图7，压力盒见图8，其技术性能见表5。表5 液压测力计的主要技术特性种类承载能力（T）几何尺寸（cm）重量（kg）厂家YZ-20型液压枕0202.12.12.21HC系列测力计04514.6612.5南京江南机械厂阜新701厂衙州煤机厂 压力枕（盒）是靠油传递压力的，油压减去压力枕所受的初始压力就等于被测的岩体外载荷。使用时需用小型油泵往内注油，排尽空气，保持油压是压力枕测试的根本条件。格鲁兹尔压力盒（G10TZ1）有一个压力平衡室，室中有一片隔绝内外油路的金属薄膜。其优点是使用方便，直接测读外载荷大小。埋设时，当凹槽形成后应立即安设，先填入水灰比稍大的灰浆，宜采用膨胀型早强水泥，而后塞入压力盒。最好与位移量测配合使用。 液压测力计的优点是结构简单，适用各种地质条件。缺点是结构要求坚固加工要求高，应保证长期压力下不漏油，才能有广泛应用的可能。 四、机械式测力计 是用来测定巷道支架所承受的压力值。是根据金属材料在弹性变形范围内应力与应变成正比的关系，事先标定压力与变形特性曲线，须在200T压力机上进行过载检验和分级加载试验，分级加载需反复三次，按加载的平均值绘制曲线。测力计技术性能见表6。表6 机械式测力计技术性能技术指标ADJ-50ADJ-45测力计支承面积（cm2）254143精度（T）0.51.0承载能力（T）5045过载安全系数1.21.2允许相对误差（%）12允许偏心角（度）77外壳直径（mm）188145长（mm）250195高（mm）118113重量（kg）9.55.2 五、光弹式测力计 光弹式测力计的优点是造价低，使用方便，缺点是灵敏度低，不易遥测，长期量测性能差，因而限制了使用范围。 （一）钻孔型光弹应力计 图9中的（a）为霍克斯应力计，它是一种无中心孔的实心圆柱，它的下面贴有反射衬片。圆柱直径与钻孔尺寸相适应。量测时用水泥粘贴在钻孔的底部，使用检偏镜和偏片在孔口观测应力条纹。从条纹形状和级数对照室内率定条纹，经换算得出应力值。 图9中的（b）为罗伯茨应力计，与（a）不同的是它的圆柱中心有一圆孔，其下并有一个树脂玻璃底座与之相连。底座的中心有一个小型光源，属于透光型应力计。测读时透过钻孔口的手持式偏振片与1/4波片观测应力条纹。 上述两种应力计每条纹可达440微应变。 （二）表面型光弹应力计 表面型光弹应力计是由环氧树脂制成的圆盘，厚为3.2mm，直径为43.5mm.它背面的反射膜在边上留出一圈空白环，围绕这个空白环用水泥固结在岩石面上。用手持偏光镜（偏振器）进行观察。它的灵敏度为每条纹440微应变。 它适用于表面应力和钻孔底面应力测试。其缺点是必须用偏光镜进行观测。见图10。 六、差动式应力计 差动式应力计的受力部分为一个扁平圆盘，见图11。圆盘D与高H之比D/H=1520