重庆地质矿产研究院邓代新获国家专利权
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龙图腾网获悉重庆地质矿产研究院申请的专利一种断层面全应力监测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119394481B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411562209.7,技术领域涉及:G01L1/22;该发明授权一种断层面全应力监测方法是由邓代新;杨应林;曾春林;陶静设计研发完成,并于2024-11-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种断层面全应力监测方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种断层面全应力监测方法,包括将应力监测装置嵌入到待测体的斜面中心处,通过应力监测装置采集的待测体不同方向的应变值计算出六个独立应力分量,通过六个独立应力分量计算出断层面的正应力和切应力,实现对断层面全应力监测;本发明将带有六组应变花和基体的应力监测装置嵌入到待测体的斜面处,通过六组应变花测量的应力值,实现断层面全应力监测,进而获得准确的断层面滑移失稳时应力变化特征,为防控断层面滑移失稳诱发灾害提供依据。
本发明授权一种断层面全应力监测方法在权利要求书中公布了:1.一种断层面全应力监测方法,其特征在于:包括将应力监测装置嵌入到待测体的斜面中心处,通过应力监测装置采集的待测体不同方向的应变值计算出六个独立应力分量,通过六个独立应力分量计算出断层面的正应力和切应力,实现对断层面全应力监测; 其中,所述应力监测装置包括圆柱体结构的基体、以及安装在基体上六组应变花,每组应变花包括三个应变片,三个应变片分别采集轴向应变值、45°方向的应变值、周向应变值;所述基体为圆柱体结构,以圆柱体结构的轴向为Z轴方向和底面圆心为坐标轴原点建立坐标系o-xyz,六组应变花分别为应变花A1、应变花A2、应变花B1、应变花B2、应变花C1、应变花C2,六组应变花两两为一对,测量同一方向的应变值;一对的两组应变花沿圆柱体的中线对称设置,所述应变花A1、应变花B1、应变花C1安装在圆柱体的同一个圆环上,应变花A1位于坐标系o-xyz的y轴上,应变花B1与应变花A1之间相差60°,以y轴向x轴正向偏转60°的圆柱体结构环侧面安装应变花B1,偏转方向再次偏转60°安装应变花C1,应变花A2、应变花B2、应变花C2与对应的应变花A1、应变花B1、应变花C1相差180°,六组应变花均匀分布在圆柱体基体的表面,每组应变花之间相差60°;在坐标系o-xyz中,六组应变花与坐标轴X轴的夹角分别为θA1=90°、θB1=30°、θC1=-30°、θA2=-90°、θB2=-150°、θC2=-210°; 通过应力监测装置采集的待测体不同方向的应变值计算出六个独立应力分量,包括:步骤1:每组应变花采集到3个应变值ε0°、ε45°、ε90°,针对同一方向上的两个应变值取平均值,得到9个不同方向上的应变值;利用每组应变花与应力关系计算出周向正应力σθ、轴向正应力σz、剪切应力τθz; 应变值ε0°、ε45°、ε90°与应力σθ、σz、τθz的关系为: 式中,ε0°、ε45°、ε90°分别为每组应变花3应变片测得的轴向应变值、45°方向的应变值、周向应变值,σθ、σz、τθz分别为每组应变花测点处的周向正应力、轴向正应力、剪切应力;E为测点圆柱形基体的弹性模量;υ为测点圆柱形基体的泊松比;G为测点圆柱形基体的切变模量; 步骤2:根据步骤1计算出的周向正应力σθ、轴向正应力σz、剪切应力τθz,利用弹性力学中孔边应力分布公式转换计算出6个独立应力分量σx、σy、σz、τxy、τxz、τyz; 式中,ε0°、ε45°、ε90°分别为每组应变花3应变片测得的轴向应变值、45°方向的应变值、周向应变值,γθz为剪切应变值,σθ、σz、τθz分别为每组应变花测点处的周向正应力、轴向正应力、剪切应力;E为测点圆柱形基体的弹性模量;υ为测点圆柱形基体的泊松比;θ为应变花与x轴的夹角; 步骤3:采用最小二乘法对应变花所测应变值与三维应力分量建立函数关系, 令6组应变花得到的9个不同方向上的应变值分别为ε1′、ε2′、ε3′、ε4′、ε5′、ε6′、ε7′、ε8′、ε9′,定义矩阵:σ′=[σ1′σ2′σ3′σ4′σ5′σ6′σ7′σ8′σ9′]T=E[ε1′ε2′ε3′ε4′ε5′ε6′ε7′ε8′ε9′]T;其中,σi′为6组应变花得到的9个不同方向上的应变值εi′对应的应力值;E为测点圆柱形基体的弹性模量; 待测点三维应力6个独立应力分量σx、σy、σz、τxy、τyz、τzx定义矩阵:σ=[σxσyσzτxyτyzτzx]T; 通过最小二乘法可得三维应力分量, 其中,a2=91-v22; a5+a6=E[2ε1′+ε4′+ε7′-2vε2′+ε5′+ε8′-vε3′+ε6′6+ε9′];a5-a6=E1-υ24ε1′+2ε3′-2ε4′-ε6′6-2ε7′-ε9′;
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