[发明专利]一种模型试验中固定传感器的气压调节刚度装置及方法

说明书

本发明公开了一种模型试验中固定传感器的气压调节刚度装置及方法，包括鼓风机、超小截面拱形聚酰胺纤维充气软管、应力传感器、应变传感器、输气管、压力表和气阀，所述鼓风机输出端的一侧外壁上固定连接有输气管，所述输气管的两端外壁上固定连接有超小截面拱形聚酰胺纤维充气软管，所述鼓风机的一侧设置有模型箱体，且超小截面拱形聚酰胺纤维充气软管插接于模型箱体的内部；本装置可在岩土体相似材料填充过程中，充气提高固定装置刚度，精确定位传感器安装方向和位置；实验过程中，放气降低固定装置刚度，避免对岩土体变形位移结果的影响；本装置结构简单、制作成本低、操作简便，为最终试验数据的准确性提供了可靠的保障。

技术领域

本发明涉及传感器设备技术领域，具体为一种模型试验中固定传感器的气压调节刚度装置及方法。

背景技术

随着国家经济的快速发展以及城市现代化进程加快，开发利用地下空间越来越体现出巨大经济效益和社会效益，21世纪将是地下空间开发利用的世纪；其中，城市公路隧道、地铁隧道等能够有效避免城市地面拥挤、充分利用空间，还具有减噪降扰、节约能源、时效快速等特点；随着隧道的数量不断增加，规模不断增大，形式不断复杂，很多学者正在通过多种方式进行施工力学特性的探索，研究隧道工程设计和施工方法的优化；其中，模型试验是研究隧道工程施工力学特性的主要有效方法之一；模型试验中，观测隧道施工过程中地层、结构中的应力应变以及位移变形分布是不可或缺的一项工作；但在现有模型试验过程中，触感器单独预埋于岩土体中，后续填筑过程将扰动已填埋传感器的方向和位置；传感器采用刚性杆件固定，固定用的刚性杆件将约束后续岩土体的位移和变形，两方面的不足都将使得试验数据失真；因此，现阶段发明出一种模型试验中固定传感器的气压调节刚度装置及方法是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模型试验中固定传感器的气压调节刚度装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种模型试验中固定传感器的气压调节刚度装置，包括鼓风机、超小截面拱形聚酰胺纤维充气软管、应力传感器、应变传感器、输气管、压力表、气阀和模型箱体，所述鼓风机输出端的一侧外壁上固定连接有输气管，所述输气管的一侧外壁上固定连接有压力表，所述输气管的两端外壁上固定连接有超小截面拱形聚酰胺纤维充气软管，所述鼓风机的一侧设置有模型箱体，且超小截面拱形聚酰胺纤维充气软管插接于模型箱体的内部，所述超小截面拱形聚酰胺纤维充气软管的一侧内壁上固定连接有应力传感器，所述超小截面拱形聚酰胺纤维充气软管的一侧内壁上固定连接有应力传感器。

一种模型试验中固定传感器的气压调节刚度装置的方法，包括步骤一，传感器支撑装置环向布置；步骤二，传感器支撑装置平行布置；步骤三，鼓风机安装；步骤四，压力表和气阀安装；步骤五，充气；步骤六，传感器支撑装置使用；步骤七，传感器安装；步骤八，材料填充；步骤九，放气；

其中上述步骤一中，将超小截面拱形聚酰胺纤维充气软管沿隧道环向布置；

其中上述步骤二中，多个超小截面拱形聚酰胺纤维充气软管沿隧道轴向平行布置；

其中上述步骤三中，将鼓风机通过输气管连接至超小截面拱形聚酰胺纤维充气软管的进气口；

其中上述步骤四中，在超小截面拱形聚酰胺纤维充气软管进气口方向安装上压力表，出气口方向安装上气阀；

其中上述步骤五中，启动鼓风机为超小截面拱形聚酰胺纤维充气软管提供气压，同时关闭出气口方向的气阀，使得超小截面拱形聚酰胺纤维充气软管直立起来；

其中上述步骤六中，通过压力表测量气压强度，当气压达到设定值时停止向超小截面拱形聚酰胺纤维充气软管供气，并维持其内部气压稳定并保持支立；

其中上述步骤七中，将应力传感器和应变传感器按模型试验需求绑扎固定在超小截面拱形聚酰胺纤维充气软管上；

其中上述步骤八中，对模型箱体进行相似材料填充，直至填充完毕；