本技术属于光纤光栅传感，特别涉及一种用于岩石压缩变形破坏的光纤光栅监测装置。
背景技术：
1、光纤光栅从问世以来一直得到人们广泛的关注，尤其是光纤布拉格光栅一直作为一种新颖的研究方向，光纤光栅传感器检测原理是通过光栅波长的漂移来感应外界微观变量的变化，从而实现对结构的实时监测，在工程领域中常常测定应变、温度和位移等重要参数。将光纤布拉格光栅采用表面粘贴的方法分布在岩石的轴向和环向两侧，实现对岩石应变的实时监测。
2、我国地形险峻的地方自然灾害包括泥石流、煤矿事故频繁发生，经常导致经济损失甚至人员伤亡。这些事故往往是因为岩体受到外部载荷的影响引起岩石表面变形并且没有及时发现所造成的，因此我们现在要研究的重点是及时监测岩石在载荷作用下产生的变形并在岩体破坏之前做出防御。岩石从变形到破坏是一个损伤演变的过程，岩石内部产生的应力和应变会加快岩石表面裂纹扩展的速度，是造成岩石破裂关键的因素之一。因此通过光纤光栅传感器实时监测岩石应变的大小和分布信息来获取裂纹的状态，是减少岩石造成自然灾害的有效方法之一。
3、根据中国专利cn107356356a，公开了“一种高成活率的光纤光栅围岩应力检测装置及检测系统”，采用的技术方案是光纤光栅围岩应力检测装置，包括壳体，在该壳体上布置栅区长度为2～4mm的光纤光栅传感器。该装置首先通过对光纤光栅栅区长度的选择，大大提高了光纤光栅的成活率，然后将光纤光栅传感器粘贴在壳体上，壳体通过固体胶粘贴在围岩上，当围岩发生变形时会带动壳体随之变形，壳体的变形会被光纤光栅传感器检测出，最后通过关系式计算出围岩所受的应力应变值。上述方案存在：该装置的监测环境较大，环境较为复杂，不易控制。光纤光栅传感器是粘贴在壳体上对围岩应力进行监测，不能直接检测出围岩所受的应力值，同时光纤光栅传感器的粘贴位置也会影响围岩应力值监测的准确性。壳体的制作材料对应力监测也会有一定的影响。
4、根据中国专利cn103353367a，公开了“一种基于光纤光栅的岩土加固杆件外端测力传感器”，采用的技术方案是基于光纤光栅的岩土加固杆件测力传感器，包括内部光纤光栅受力感知装置与外部数据采集、无线传输装置。该装置中当岩土体内部发生变化时会引起岩土加固杆件受力，并将力传给垫片和内部光纤光栅受力感知装置中的封装加固环，最终传到光纤光栅传感器上，使传感器发生应变。发生变化的传感器光栅波长会发生变化，通过光缆将波长变化量传输到外部数据采集、无线传输装置进而计算出岩石体内部的应力。上述方案存在：该装置的封装方式较为复杂，在将光纤光栅传感器粘贴在岩体内部时光纤光栅传感器容易受到破坏。此外该装置依靠外部数据采集和配套的无线传输和接收装置，实验环境较为复杂，在信号传输时容易受到外界环境干扰。
5、根据中国专利cn211013323u，公开了“一种光纤式岩石应力传感器”，采用的技术方案是一种光纤式岩石应力传感器，包括铠装光缆、岩石柱体、裸光纤和光纤光栅解调仪。该装置将裸光纤置于岩石的内部，当岩石柱体受到外部载荷作用而压缩变形时，带动其内部的光纤光栅发生形变，并通过铠装光缆与配套的光纤光栅解调仪连接，解调输出布拉格光栅fbg的应变传感信号，通过预先标定的压力敏感系数，换算出岩石应力值。上述方案存在：光纤光栅被置于岩石的内部容易被折断，只能监测出岩石内部的局部应变，不能全面监测整个岩石包括岩石表面的应变变化。同时该装置只用了一个光纤光栅传感器，未能消除检测岩石应变时产生的系统误差。
6、根据中国专利cn214668250u，公开了“一种岩石内部膨胀力测量装置”，采用的技术方案是一种岩石内部膨胀力测量装置，包括岩石试块、压力产生装置、膨胀力测量装置。该装置在岩石内部设有通孔，膨胀力测试装置设于通孔内，膨胀力测试装置与压力产生装置连接，岩石内部还设有两个凹槽，将光纤光栅应变传感器布置于凹槽中，然后通过压力产生装置将在岩石样本外部的压力传递到岩石样本内部，从而形成岩石样本内部的膨胀力，膨胀力作用在光纤光栅传感器上，光纤与远程显示终端相连实时监测岩石内部应变数据并通过计算得到岩石内表面受到的膨胀力的大小。上述方案存在：所用的压力产生装置产生的压力比较小，不能反映出岩石在自然界的受力情况，同时在岩石内部挖孔和凹槽会导致岩石内部结构的变化，不能真实反映出岩石受力情况。
7、因此，需要提出一种新的用于岩石压缩变形破坏的光纤光栅监测装置，来满足测量岩石微小的形变量(应变)，即在岩石破坏之前可以做出相应的反应，可以实时监测岩石的变形，充当及时预防灾害的作用。
技术实现思路
1、本实用新型提供一种用于岩石压缩变形破坏的光纤光栅监测装置，能够研究岩石在受到偏心载荷和均布载荷的作用下轴向和环向的应变变化。
2、为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案如下：
3、本实用新型实施例提供了一种用于岩石压缩变形破坏的光纤光栅监测装置，其包括下底板(5)和上底板(3)，所述下底板(5)的4个角处设置有4根支撑柱(4)，4根支撑柱(4)的螺栓段穿过上底板(3)的4个角处的螺栓孔，4根支撑柱(4)的端部套设有4个测力传感器(2)和4螺母(1)；
4、所述下底板(5)和所述上底板(3)之间设置有岩石样本(6)，所述岩石样本(6)的侧面贴附有多道裸光纤(7)，裸光纤(7)的端部与光纤光栅解调仪(9)电性连接，每道裸光纤(7)上均设置有多个光纤光栅传感器(8)，且每个光纤光栅传感器(8)粘贴在岩石样本(6)表面上；
5、当通过螺母(1)将上底板(3)与岩石样本(6)接触后，然后将螺母(1)拧紧以增加作用在岩石样本(6)上的力载荷，岩石样本(6)表面上粘贴的光纤光栅传感器(8)用于实时监测岩石样本(6)的应变；当岩石样本(6)受到螺母施加的力载荷时，其表面发生微小的形变，这会引起裸光纤(7)中的光信号变化；通过光纤光栅解调仪(9)数据分析将光纤光栅传感器(8)的光信号转换为电信号，将测得的岩石样本(6)变形量转化为光栅的波长变化量，实时监测岩石样本(6)在受力状态下的变形情况，最终得到岩石样本(6)相应的应变值。
6、根据本实用新型一可选实施例，所述岩石样本(6)为圆柱结构，多道裸光纤(7)包括交叉设置的多圈裸光纤(7-1)和多条裸光纤(7-2)，多圈裸光纤(7-1)设置在该圆柱结构的侧面环向上，每圈裸光纤(7-1)上设置有2个光纤光栅传感器(8)，多条裸光纤(7-2)设置在该圆柱结构的侧面轴向上，每条裸光纤(7)上设置有2个光纤光栅传感器(8)。
7、根据本实用新型一可选实施例，所述下底板(5)和所述上底板(3)均为钢板。
8、有益效果：(1)、本实用新型的光纤光栅监测装置为一种光纤光栅监测岩石应变装置，螺母提供两种力载荷，即单独对每个螺母施加力为偏心载荷，同时也可对所有螺母施加力为均布载荷，旨在研究岩石在受到偏心载荷和均布载荷的作用下轴向和环向的应变变化。(2)、本实用新型的光纤光栅监测装置是将裸光纤直接粘贴在岩石的表面，有效减少了其他不必要的干扰，提高数据的准确性。(3)、本实用新型的光纤光栅监测装置的加载方式多变，可以对岩石进行偏心加载，也可以均布加载，因此更全面的监测岩石的应变。(4)、本实用新型的光纤光栅监测装置在螺母与钢板之间放置垫片式的测力传感器，可以实时监测并计算出螺母施加在岩石上的力载荷大小。(5)、本实用新型的光纤光栅监测装置的外部采集装置只有一个光纤光栅解调仪，减少了各参数之间的转换，进而减小误差提高实验数据的准确性。(6)、本实用新型的光纤光栅监测装置与传统岩石应变监测装置相比具有成本较低、操作简便、精度较高、实时性强等优势。
1.一种用于岩石压缩变形破坏的光纤光栅监测装置，其特征在于，包括下底板(5)和上底板(3)，所述下底板(5)的4个角处设置有4根支撑柱(4)，4根支撑柱(4)的螺栓段穿过上底板(3)的4个角处的螺栓孔，4根支撑柱(4)的端部套设有4个测力传感器(2)和4螺母(1)；
2.根据权利要求1所述的一种用于岩石压缩变形破坏的光纤光栅监测装置，其特征在于，所述岩石样本(6)为圆柱结构，多道裸光纤(7)包括交叉设置的多圈裸光纤(7-1)和多条裸光纤(7-2)，多圈裸光纤(7-1)设置在该圆柱结构的侧面环向上，每圈裸光纤(7-1)上设置有2个光纤光栅传感器(8)，多条裸光纤(7-2)设置在该圆柱结构的侧面轴向上，每条裸光纤(7-2)上设置有2个光纤光栅传感器(8)。
3.根据权利要求1所述的一种用于岩石压缩变形破坏的光纤光栅监测装置，其特征在于，所述下底板(5)和所述上底板(3)均为钢板。
