[发明专利]一种震动应力变形监测装置及监测方法

权利要求书

1.一种震动应力变形监测装置，用于勘察孔，其特征在于，包括：相互连接的震动监测单元、监测控制单元及应力变形监测单元；

其中，所述震动监测单元用于对所述勘察孔的震动进行监测；

所述应力变形监测单元用于对所述勘察孔的应力及变形进行监测；

所述监测控制单元用于调整所述监测装置的尺寸；

所述震动监测单元包括刚性空心圆柱外壳、弹簧组、横隔板、隔层、惯性质量块、横向通道及第一监测光纤；

所述弹簧组的一端固定在所述刚性空心圆柱外壳的内表面顶部，所述弹簧组的另一端与横隔板相连；

所述隔层与所述刚性空心圆柱外壳的底部内表面固定连接；所述惯性质量块设置在所述隔层的上表面；

所述隔层的下表面与所述横向通道固定连接，所述横向通道内设置所述第一监测光纤；所述监测控制单元包括第一环形超弹性层、第二环形超弹性层、第一闭气锁、弹性空腔及第二闭气锁；所述第一环形超弹性层与第二环形超弹性层的两端分别与所述刚性空心圆柱外壳外表面及应力变形监测单元的聚氨酯弹性层的内表面的两端固定连接；所述第一闭气锁与所述第二环形超弹性层的外表面贯通连接；所述弹性空腔位于刚性空心圆柱外壳外表面、聚氨酯弹性层内表面、第一环形超弹性层及第二环形超弹性层内表面之间；所述第二闭气锁贯通固定于第二环形超弹性层的外表面，第二闭气锁中心与第一闭气锁中心所在的直线与所述刚性空心圆柱外壳的轴线平行。

2.根据权利要求1所述的震动应力变形监测装置，其特征在于，应力变形监测单元包括第一光纤顺位孔、第二光纤顺位孔、第一光纤限位器、第二光纤限位器、若干第一纵向通道、若干第二纵向通道、若干环向通道、聚氨酯弹性层、第二监测光纤、第三监测光纤及第四监测光纤；所述第一光纤顺位孔及第二光纤顺位孔的一端分别与所述第一光纤限位器及第二光纤限位器固定连接，另一端与所述第二环形超弹性层贯通连接；所述第一光纤限位器和第二光纤限位器分布在所述第一环形超弹性层的外表面；所述横向通道的两端穿过所述刚性空心圆柱外壳分别与所述第一光纤顺位孔和第二光纤顺位孔垂直贯通连接，所述横向通道内的第一监测光纤的一端依次穿过第一光纤顺位孔及第一光纤限位器延伸至所述震动应力变形监测装置外部，另一端依次穿过所述第二光纤顺位孔及第二光纤限位器延伸至所述震动应力变形监测装置外部；所述若干第一纵向通道、若干第二纵向通道、若干环向通道位于所述聚氨酯弹性层中；所述若干第一纵向通道的两端分别与所述第一光纤顺位孔的两端贯通连接，若干所述第一纵向通道内设置若干第二监测光纤，若干第二监测光纤的两端依次穿过若干所述第一纵向通道的两端、第一光纤顺位孔和第一光纤限位器，并延伸至所述震动应力变形监测装置外；所述若干第二纵向通道的两端与第二光纤顺位孔的两端贯通连接，所述若干第二纵向通道内设置若干第三监测光纤，若干第三监测光纤的两端依次穿过若干第二纵向通道的两端、第二光纤顺位孔和第二光纤限位器，并延伸至所述震动应力变形监测装置外部；所述若干环向通道的两端均与第一光纤顺位孔贯通连接，所述若干环向通道内设置若干第四监测光纤，若干第四监测光纤的两端依次穿过若干环向通道的两端、第一光纤顺位孔和第一光纤限位器，并延伸至所述震动应力变形监测装置外部。

3.根据权利要求1所述的震动应力变形监测装置，其特征在于，所述监测装置通过接长的方式增加其监测深度，即通过上一监测装置的所述第二闭气锁与下一监测装置的所述第一闭气锁固定连接。

4.根据权利要求2所述的震动应力变形监测装置，其特征在于，所述监测装置的高度为400-600mm；所述惯性质量块为圆锥形，其直径略小于所述刚性空心圆柱外壳的直径，所述惯性质量块的高度等于刚性空心圆柱外壳高度的1/4；所述横向通道的直径大于所述第一监测光纤的直径；所述第一纵向通道的直径大于第二监测光纤的直径；所述第二纵向通道的直径大于第三监测光纤的直径；所述环向通道的直径大于第四监测光纤的直径；所述第一光纤顺位孔与第二光纤顺位孔的直径等于所述横向通道、第一纵向通道、第二纵向通道和环向通道直径的总和。