[发明专利]解除应力测量法测量精度的校验装置及方法

摘要

本发明提供一种在岩石洞室进行解除应力测量法进行仿真试验的装置及方法，所述装置包括试验洞室、设于试验洞室内的试验台、设于试验台上的试验材料、用于对试验材料进行加载的三维预应力加载装置、用于解除试验的钻机及附属设备、埋设于试验材料的应力测试元件、与应力测试元件连接的试验仪器。试验材料应先进行固定和预应力加载、由钻机及附属设备对试验材料进行钻孔后将试验测试元件埋设于孔内；预应力加载装置包括设于试验材料前端面的前置传力板、支撑设于上部洞室墙壁和试验台之间的反力柱、设于试验材料各个端面的传力部件以及加压及支撑部件。本发明可对单个测试方法进行仿真试验，并对设备的测试精度进行定量表述，或者进行不同方法间的测试精度比较。

主权项

1.一种解除应力测量法测量精度的校验方法，其特征在于包括如下步骤：第一步、建立已知应力环境的室内试验加载模型，所述试验加载模型包括试验岩石洞室(1)、设于试验洞室(1)内的试验台(2)、设于试验台(2)的试验材料(8)、用于对试验材料(8)进行加载的预应力加载装置、与预应力加载装置连接的钻机及附属设备(4)、埋设于试验材料(8)的应力测试元件及与应力测试元件连接的试验仪器(3)，所述应力测试元件由钻机及附属设备(4)对试验材料(8)进行钻孔后埋设于孔内；试验洞室(1)的外围为经过加固的洞室墙壁(7)，所述预应力加载装置包括设于试验材料(8)前端面的前置传力板(5)、支撑设于上部洞室墙壁(7)和试验台(2)之间的反力柱(6)、设于试验材料(8)各个端面的传力部件(9)以及加压及支撑部件(10)，应力测试元件与传力部件(9)受力接触，加压及支撑部件(10)与传力部件(9)连接；第二步、通过加压及支撑部件(10)、传力部件(9)对试验材料(8)进行预应力加载；第三步、仿真试验：对试验材料(8)的加载完成并稳定变形后，由钻机及附属设备(4)对试验材料(8)进行钻孔，完成应力测试元件的埋设，随后在试验过程中通过试验仪器(3)完成对试验数据的采集，通过试验仪器(3)进行检测或监测应力场变化，随后完成其它辅助试验和测试结果计算；第四步、分别采用各主应力量值和角度的相对误差平方和的均方根进行表述量值和角度综合误差，具体的，单个试验材料(8)的三维或者二维各主应力测量误差εi由(1)式表示:其中k为维度，k为2时对应为二维应力测试方法，k为3时对应三维应力测量方法，σk代表试验加载主应力的真值，k的取值在二维应力校验时取值1～2，三维应力测试时为1～3，σk′为测试结果值，各参数所在坐标系中，规定三维主应力量值分别为σ1、σ2和σ3，方位角分别为α1、α2和α3，各角度以正X轴向为0°，向Y轴正向偏转为正，取值范围为±180°，各主应力倾角分别为β1、β2和β3，取值范围为±90°，二维应力量值的大、小主应力量值分别为σ1和σ2，方位角分别为α1和α2，取值范围为±90°，各主应力的测试结果值分别为σ1′、σ2′和σ3′，方位角的测试结果值分别为α1′、α2′和α3′，各主应力倾角的测试结果值分别为β1′、β2′和β3′，二维应力量值的大、小主应力的测试结果值分别为σ1′和σ2′，方位角的测试结果值分别为α1′和α2′，δi‑k为单个主应力测量对真值的相对误差，δi‑max为最大误差值，多个仿真试验的主应力测量误差为：单个仿真试验三维应力测量的角度误差为：其中，|αk‑αk'|和|βk‑βk'|为角度偏差，ξk和ζk为角度偏差相对值，θi‑max为角度偏差的最大值；二维应力测量的角度误差为：多个试验样本的角度测量误差为：