[實用新型]三分向雙環鉆孔變形計

有效

• 申請號: 201320370207.9
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN203310554U
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 薄清元;房后國;羅耀武;李振靈;李志敬;陳書麗;杜衛長;田志高;張曉英;方旭東;王振
• 申請（專利權）人: 黃河勘測規劃設計有限公司
• 主分類號: G01L5/16
• 分類號: G01L5/16
• 代理公司: 鄭州異開專利事務所(普通合伙) 41114
• 代理人: 韓華

技術領域

本實用新型涉及巖體應力測試設備，尤其是涉及一種三分向雙環鉆孔變形計。

背景技術

目前，在水利水電工程巖石試驗中，孔徑變形法巖體應力測試有壓磁應力計和四分向環式變形計法，其中四分向環式孔徑變形法測試系統構成主要是靜態電阻應變儀和四分向鋼環式鉆孔變形計（以下簡稱“變形計”），利用變形計測量巖體內某點的應變大小和方向。應用時，在鉆孔內的探頭上粘貼有4個薄壁鋼環（電阻應變片）感應元件，變形計是由感應元件通過觸頭與鉆孔巖壁緊密接觸來接受孔徑變形信號，由應變計測量變形變化量，然后根據率定曲線換算為孔徑變形，此種測量法是利用感應元件安裝在變形計的內部，不與鉆孔巖壁直接接觸，因此變形計可在室內預先安裝，不僅在現場操作簡便，可以重復使用，而且測量元件具有良好的線性、穩定性及防水性能，且變形計靈敏度高。

但是四分向環式孔徑變形法的應力測量是建立在彈性理論的基礎上，而巖體為裂隙介質，并非理想的彈性體，如果巖體完整或比較完整而應力又不太高時，巖體介質可作線彈性體假設，測量時根據被鉆進切割的巖芯的彈性恢復（應變或變形）來計算地應力大小和方向。

四分向鋼環式鉆孔變形計的結構元件主要是貼有電阻片應變計的圓鋼環，4個圓鋼環放置在鋼環固定架上，4個鋼環分別呈45°夾角，試驗時每對鋼柱塞觸頭，一端壓在鋼環上，另一端伸出元件的外套與小孔徑鉆孔孔壁緊密接觸，鋼環受力變形，通過解除巖芯前后的變形或應變差值獲取四個變形量，由此可以計算出巖體中鉆孔橫截面上平面主應力大小和方向。

測試所用變形計上的鋼環各互成45°，在解除時測得????????????????????????????????????????????????，如果變形計鋼環為0°、45°、90°三個方向測得的，則可以計算垂直于鉆孔平面的主應力的大小和方向，其平面應力計算公式為：

（判別式）

式中：——垂直于鉆孔平面的最大和最小主應力，MPa；

——與之間夾角，當判別式小于0時，則為與之間的夾角；

——巖石彈性模量，MPa；

、、——0°、45°、90°三個方向的變形，mm。

由此可見有三個圓鋼環的測量值可以測出一個平面應力，而不在同一平面上的三個平面應力可以測定三維應力狀態，得到空間應力狀態的6個應力分量σ_x、σ_y、σ_z、τ_xy、τ_yz和τ_zx。

但是本方法存在的問題是四分向鋼環式鉆孔變形計一測段得到四個變形，任意三個變形組合均可得到本測段的平面應力，即是一測段可得四個本測段的平面應力，但同一段的平面應力數據有時差別較大，從而需要進行多測段測試，大大增加了鉆機工作量。

發明內容

本實用新型目的在于提供一種便捷實用，測試成功一段就能獲得本平面應力有效數據的三分向雙環鉆孔變形計。

為實現上述目的，本實用新型可采取下述技術方案：

本實用新型所述的三分向雙環鉆孔變形計，包括固定架及沿軸向間隔設置在固定架上帶有電阻片應變計的多個圓鋼環，在所述圓鋼環上沿徑向對稱設置有一對鋼柱塞觸頭，在圓鋼環外側設置有變形計外殼，所述鋼柱塞觸頭延伸至變形計外殼的外側，所述圓鋼環分三組設置，每組圓鋼環為并列分布的兩個，相鄰圓鋼環組的鋼柱塞觸頭連線間的夾角α為60°

本實用新型優點在于采用了三分向雙環結構的變形計，在進行測量時此變形計運用了平均數據，更能真實反映巖體變形；在裂隙、節理稍多的巖體中比傳統的四分向鋼環式鉆孔變形計更加便捷、實用，測試成功一段就能獲得本平面應力的有效數據，也可以有效減少測段，進而減少鉆機工作量。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖2是圖1的A-A斷面結構示意圖。

圖3是本實用新型的鋼柱塞觸頭分布示意圖。

具體實施方式