[發(fā)明專利]存儲(chǔ)式孔壁應(yīng)變法地應(yīng)力測試方法及測試裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210076760.1
• 申請(qǐng)日: 2012-03-20
• 公開（公告）號(hào): CN102606149A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉元坤;尹健民;鄔愛清;韓曉玉;艾凱;肖國強(qiáng);周春華;李永松;汪洋;文必用;許靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長江水利委員會(huì)長江科學(xué)院
• 主分類號(hào): E21B49/00
• 分類號(hào): E21B49/00;E21B47/07;E21B47/026
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種現(xiàn)場測試巖體三維應(yīng)力的方法及測試裝置，尤其是現(xiàn)場巖體孔壁應(yīng)變法地應(yīng)力的測試試驗(yàn)，屬于巖體力學(xué)試驗(yàn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在水利水電、礦山、交通等領(lǐng)域需修建的深部地下工程日趨增多。隨著深度的增加，地應(yīng)力增大、地質(zhì)條件惡化、破碎巖體增多、水頭壓力和涌水量加大、地溫升高等因素顯現(xiàn)，為研究深部工程巖體的力學(xué)特性，尤其是高應(yīng)力條件下工程巖體的應(yīng)力參數(shù)，較為直接的、經(jīng)濟(jì)的途徑是進(jìn)行現(xiàn)場巖體三維應(yīng)力的測試，通過試驗(yàn)獲得復(fù)雜地質(zhì)條件下巖體應(yīng)力參數(shù)，以便在保證工程長期穩(wěn)定性及長期運(yùn)營安全。

目前傳統(tǒng)的“孔壁應(yīng)變法法”巖體三維應(yīng)力試驗(yàn)以測試深度區(qū)分，可分為淺孔解除法和深孔解除法。淺孔解除法采用人工安裝方式，試驗(yàn)過程中應(yīng)變片與地面讀數(shù)儀通過數(shù)據(jù)電纜始終相連，該方法可得到解除全過程數(shù)據(jù)。鑒于人力極限，該方法一般測量孔深不超過20m，因此只能得到平硐附近或巖層淺表層的測試資料。該方法可以得到完整試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)；但只能得到平硐附近或巖層淺表層的測試資料，而且測試過程電纜線需通過鉆桿中心孔穿出，試驗(yàn)過程繁瑣。

深孔解除法測試采用專用的安裝器將應(yīng)變計(jì)安裝到試驗(yàn)孔中，等膠水凝結(jié)固化后，讀取初始讀數(shù)后切斷應(yīng)變計(jì)和電纜線聯(lián)接，并提升安裝器。套芯解除后將應(yīng)變計(jì)和安裝器重新焊接并讀取解除后數(shù)據(jù)。該方法測量記錄已達(dá)500m以上，但無法得到解除過程數(shù)據(jù)。其中安裝器提升需采用多芯承重電纜，接入線路長，試驗(yàn)環(huán)節(jié)裝備多，使得測量結(jié)果誤差較大。該方法是擴(kuò)大了解除法測量孔深范圍；但僅能得到解除前后測量數(shù)據(jù)，而且多芯承重電纜較為笨重并使得測量誤差較大。

鑒于現(xiàn)場巖體三維應(yīng)力試驗(yàn)存在的問題，深孔測試易受試驗(yàn)環(huán)境設(shè)備因素影響，直接影響測試技術(shù)的可靠性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度。針對(duì)測試巖體深度的條件要求，改進(jìn)井下存儲(chǔ)式孔壁應(yīng)變法地應(yīng)力測試方法，完成測試數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)于一體，以滿足得到測試全過程數(shù)據(jù)，而多芯承重電纜較為笨重，線路較長，試驗(yàn)環(huán)節(jié)裝備多，使得測量結(jié)果誤差較大，在控制測試準(zhǔn)確精度方面尚存欠缺，都是目前巖體三維應(yīng)力試驗(yàn)所需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種現(xiàn)場巖體深孔存儲(chǔ)式孔壁應(yīng)變法地應(yīng)力測試方法與測試裝置，數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)在井下集中實(shí)現(xiàn)，解除過程可自動(dòng)采集和存儲(chǔ)，得到測試全過程數(shù)據(jù)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：一種存儲(chǔ)式孔壁應(yīng)變法地應(yīng)力測試方法，主要包括應(yīng)變計(jì)安裝、井下數(shù)據(jù)采集控制、井上數(shù)據(jù)處理步驟，具體方法如下：

1)應(yīng)變計(jì)安裝：將儀器艙放入安裝器中，儀器艙與應(yīng)變計(jì)線路焊接密封，將安裝器觸針拉出，應(yīng)變計(jì)活塞與安裝器中心桿相接觸，應(yīng)變計(jì)中注膠，將安裝器放入試驗(yàn)鉆孔中，安裝器和儀器艙解鎖，安裝器上部慣性帶動(dòng)中心推桿繼續(xù)向下，將膠水?dāng)D出并填充在應(yīng)變計(jì)和孔壁間隙，脫水凝結(jié)后，應(yīng)變計(jì)安裝完成，安裝器脫開與儀器艙的聯(lián)接并回收地面；

2)井下數(shù)據(jù)采集控制：試驗(yàn)鉆孔中，封裝在儀器艙中的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)溫度傳感信號(hào)、應(yīng)變計(jì)方位信號(hào)和應(yīng)變數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)，接受并執(zhí)行井上數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)指令；

3)井上數(shù)據(jù)處理：安裝有數(shù)據(jù)處理軟件的計(jì)算機(jī)，與儀器倉聯(lián)接并進(jìn)行通訊，控制井下裝置的參數(shù)設(shè)置和讀取數(shù)據(jù)并輸出。

所述封裝在儀器艙中數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)由單片機(jī)控制溫度傳感信號(hào)、方位信號(hào)及應(yīng)變傳感信號(hào)的數(shù)據(jù)采集，進(jìn)行應(yīng)變信號(hào)放大濾波處理并存儲(chǔ)，并與井上數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行通訊及命令處理。

所述封裝在儀器艙中數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的應(yīng)變傳感器接入應(yīng)變測量全橋電路，且自動(dòng)切換測量各應(yīng)變片，并接入工作橋路，采集存儲(chǔ)電路在設(shè)定間隔時(shí)間內(nèi)讀取切換后電路信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換后存入存儲(chǔ)器中。

所述井上數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)安裝配套編程軟件進(jìn)行通訊指令、采集設(shè)置、校準(zhǔn)測試和數(shù)據(jù)讀取。

一種存儲(chǔ)式孔壁應(yīng)變法地應(yīng)力測試裝置，主要包括應(yīng)變計(jì)安裝系統(tǒng)、井下數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)、井上數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；

其中，應(yīng)變計(jì)安裝系統(tǒng)由儀器艙放入安裝器中，儀器艙與應(yīng)變計(jì)線路焊接密封，安裝器中心桿伸入儀器艙并與應(yīng)變計(jì)活塞相接觸，應(yīng)變計(jì)中注膠，擠出膠水填充在應(yīng)變計(jì)和孔壁間隙，安裝器中心桿上套有解鎖器與伸縮件，安裝器下部有觸針；

而且，井下數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)為溫度傳感器、方位傳感器接入單片機(jī)，單片機(jī)接存儲(chǔ)處理器，且應(yīng)變傳感器與信號(hào)采集放大處理電路聯(lián)接，并接入單片機(jī)，封裝在儀器艙中。

而且，井上數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為安裝有數(shù)據(jù)處理軟件的計(jì)算機(jī)與儀器艙內(nèi)單片機(jī)聯(lián)接。