获取准确的地应力测试数据是保证深部岩体工程安全高效施工的前提。受到沉积环境和构造运动的影响,深部巷道或深埋隧道围岩大多软弱破碎,传统的地应力测试方法在这种环境中难以适用、测试成功率低。流变应力恢复法是针对深部破碎软弱围岩提出的一种地应力测试新方法,该方法基于深部破碎软弱围岩在高应力作用下的强流变力学行为,采用在围岩钻孔中埋设压力传感器的方法来实现围岩初始地应力的测试。基于流变应力恢复法地应力测试原理,综合考虑国内外地应力测试方法和测试装置,研发了流变应力恢复法地应力测试的一整套地应力测试仪器,具体研究内容如下:(1)在总结现有地应力测试方法和常用压力传感器的基础上,考虑流变应力恢复法地应力测试的信号远距离传输以及压力传感器的小型化需求,提出利用光纤光栅式六向压力传感器代替原有的振弦式三向压力传感器来实现流变应力恢复法在深部软弱破碎围岩中的应用,从而保证流变应力恢复地应力测试方法的科学性和实用性。(2)根据流变应力恢复法的测试原理,确定压力传感器的六个测试方向及其应力计算公式,完成压力传感器的整体结构设计;基于光纤布拉格光栅传感原理,完成碟形弹簧式、悬臂梁式、夹具式、拱形梁式等4种压力传感器传感单元的结构设计,并提出相应传感单元的工作原理;在此基础之上,选取合适的制作材料,制造完成各种不同结构形式的光纤光栅式六向压力传感器。(3)根据国家计量检定规程和压力传感器的预期设计要求,对各类压力传感器传感单元的实际工作性能进行了测试,获取了各类传感单元的传感特性指标和计量误差指标,并评价其准确度等级;根据测试结果,选用拱形梁式传感单元作为光纤光栅式六向压力传感器的核心传感结构,该型传感单元各项指标准确度等级均在2.0级以内,表明了其具有较高的准确度,同时蠕变性能测试结果表明其具备良好的长期稳定性。(4)基于上述光纤光栅式六向压力传感器,研发配套的光纤光栅解调仪和压力传感器的安装装置;光纤光栅解调仪采用了本安型防爆设计,满足了煤矿环境测试仪器的使用要求,同时也避免了隔爆型设计导致测试仪器重量较大的问题;压力传感器的安装装置由定位部件、推送部件以及固定部件组成,定位部件用于确定压力传感器在钻孔中的三维姿态,推送部件考虑了围岩钻孔的不平整性,设计了可伸缩转动的三向滑轮,固定部件用于保证测试过程中压力传感器的位置不发生改变。