[發(fā)明專利]繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試裝置及測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310613396.2
• 申請(qǐng)日: 2013-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103900751A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹健民;鄔愛(ài)清;李會(huì)中;韓曉玉;周云;劉元坤;王家祥;劉承新;黃志鵬;譚朝爽;肖本職;吳相超;陳長(zhǎng)生;李漢橋;李永松;汪洋;艾凱;周春華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G01L5/00
• 分類(lèi)號(hào): G01L5/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖體力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試技術(shù)，即通過(guò)繩索取芯鉆桿進(jìn)行水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試的技術(shù)，具體地說(shuō)是涉及一種繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試裝置及方法。?

背景技術(shù)

地應(yīng)力是引起隧道圍巖和支護(hù)變形破壞的根本作用力，在進(jìn)行大型深隧道工程建設(shè)前，為了保證工程安全，對(duì)地應(yīng)力狀態(tài)的研究是非常有必要的，特別是在高應(yīng)力地區(qū)，隧道施工期間巖體開(kāi)挖可引起一系列與地應(yīng)力釋放相關(guān)的變形與在破壞現(xiàn)象，地應(yīng)力測(cè)試則是進(jìn)行隧道巖爆及其他災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的重要內(nèi)容。?

水壓致裂法是國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)頒布的測(cè)定巖石應(yīng)力推薦的主要量測(cè)方法，水壓致裂法是目前國(guó)際上能較好地直接進(jìn)行深孔應(yīng)力測(cè)量的先進(jìn)方法，水壓致裂法被廣泛地應(yīng)用于水利水電、交通、礦山等行業(yè)巖石工程以及地球動(dòng)力學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域。?

水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試原理是利用一對(duì)可膨脹的橡膠封隔器，在預(yù)定的測(cè)試深度封隔一段鉆孔巖體，然后泵入液體對(duì)該段鉆孔施壓，直至巖石產(chǎn)生破裂，根據(jù)壓裂過(guò)程曲線的壓力特征值與壓裂縫方向，確定地應(yīng)力量值、方向及其沿深度的變化規(guī)律。?

傳統(tǒng)水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試技術(shù)可分為單回路法和雙回路法。其中，單回路法采用鉆桿為壓力通道，僅在底部進(jìn)行壓力通道切換，對(duì)鉆孔孔壁巖石進(jìn)行壓裂，要求鉆桿承受較高壓力。雙回路法采用二條管道，其一為高壓軟管，對(duì)密封鉆孔巖石區(qū)間的封隔膠囊加壓和監(jiān)測(cè)；其二為鉆桿，對(duì)鉆孔區(qū)間巖石進(jìn)行壓裂，從而獲得特征壓力并確定巖體應(yīng)力矢量，雙回路法將高壓軟管固定在鉆桿外，以上兩種方法均需要把鉆桿作為高壓通道，需將鉆桿全部接頭螺紋密封，形成高壓通道，不適用于薄壁的鉆桿，否則，鉆桿易產(chǎn)生壓裂，且地應(yīng)力設(shè)備和加壓管道，易受壓膨脹變形而滑脫。試驗(yàn)前需對(duì)鉆桿接頭進(jìn)行拆卸與密封，且鉆桿接頭拆卸困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。一般而言，鉆機(jī)所用鉆桿鉆進(jìn)，并以此鉆桿進(jìn)行試驗(yàn)，如需更換鉆桿，需較大費(fèi)用。?

目前，地應(yīng)力測(cè)試深度大于500米的深鉆孔，大多采用繩索取芯鉆桿進(jìn)行造孔，鑒于繩索取芯鉆桿比較薄，用現(xiàn)有的水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試均需要把鉆桿作為高壓通道，地應(yīng)力試驗(yàn)需要的高壓力下，對(duì)繩索取芯鉆桿施壓易產(chǎn)生壓裂，因鉆孔較深，每根3米鉆桿之間的接頭為螺紋聯(lián)接，鉆桿的螺紋聯(lián)接部位，因膨脹變形而易于滑脫，易造成鉆桿與地應(yīng)力試驗(yàn)設(shè)備丟失，這是深鉆孔中一般不能直接測(cè)試地應(yīng)力的最大難題。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試裝置，通過(guò)特制鉆桿接頭和卡具，提供高壓軟管在繩索取芯鉆桿內(nèi)部懸掛支撐，并通過(guò)繩索取芯鉆桿底端聯(lián)接變接頭，使繩索取芯鉆桿內(nèi)的兩根高壓軟管分別連接到封隔器和封隔器間試驗(yàn)段，實(shí)現(xiàn)雙回路法加壓測(cè)試。?

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種繩索取芯鉆孔雙回路水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試方法，繩索取芯鉆桿底端安裝有封隔器并設(shè)置在鉆孔內(nèi)，通過(guò)置入繩索取芯鉆桿內(nèi)部的兩條高壓軟管與地面高壓泵連接，高壓泵分別向上下封隔器和封隔器間試驗(yàn)段加壓，通過(guò)獲取試驗(yàn)過(guò)程壓力變化并存儲(chǔ)、以及破裂縫的長(zhǎng)度和方向記錄并記錄，從而獲得試驗(yàn)結(jié)果。?

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：一種繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試裝置，主要是在繩索取芯鉆桿底端安裝有封隔器并設(shè)置在鉆孔內(nèi)，試驗(yàn)時(shí)由鉆桿卡座將繩索取芯鉆桿固定在鉆孔內(nèi)，所述繩索取芯鉆桿底端螺紋聯(lián)接變接頭，上封隔器聯(lián)接在變接頭上；?

所述繩索取芯鉆桿之間用特制鉆桿接頭聯(lián)接，特制鉆桿接頭內(nèi)設(shè)置有卡環(huán)和管卡；?

鉆孔外的高壓入口分別接入細(xì)高壓軟管、粗高壓軟管，細(xì)高壓軟管、粗高壓軟管分別接有壓力傳感器3，所述細(xì)高壓軟管、粗高壓軟管分別穿入鉆桿內(nèi)設(shè)置的管卡，并放置在卡環(huán)上；?

所述鉆桿內(nèi)的細(xì)高壓軟管、粗高壓軟管通過(guò)變接頭，細(xì)高壓軟管通過(guò)軟管和聯(lián)接到封隔器，高壓軟管聯(lián)通上封隔器中心桿和封隔器間壓裂段。?

而且，所述封隔器封隔器中心桿兩端分別與上封隔器和下封隔器螺紋聯(lián)接，上封隔器和下封隔器分別為兩個(gè)可膨脹的橡膠封隔器，坐封于鉆孔孔壁上。?

而且，所述壓力傳感器接入數(shù)據(jù)采集儀，并接入接入計(jì)算機(jī)。?

所述細(xì)高壓軟管、粗高壓軟管上分別接有壓力表。?

所述細(xì)高壓軟管之間、粗高壓軟管之間均采用螺紋連接。?

一種繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試方法，其操作步驟如下：?