[實用新型]一種地應力測試二次定角度取芯裝置

有效

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• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN203572682U
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 趙光明;彭瑞;董春亮;馬淑胤
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08;G01L5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本實用新型涉及一種地應力測試二次定角度取芯裝置，其適用于實驗室鉆取多個特殊方向的巖芯，進而可以在實驗室利用RMT壓力機和聲發(fā)射測試系統(tǒng)測試巖石在空間中各方向的地應力。

背景技術：

巖體地應力也稱為巖體初始應力、絕對應力或原巖應力，在工程界又稱原地應力，是在天然狀態(tài)下，存在于地層巖體內部中未受工程擾動的天然應力。巖體地應力是三維應力狀態(tài)，一般為壓應力。地應力是引起井下巷道開挖工程變形和破壞的根本作用力，是確定巷道圍巖力學屬性，進行圍巖穩(wěn)定性分析，實現(xiàn)巷道軸線方向選擇、巷道斷面形狀、支撐設計或工程開挖設計和決策科學化的必要前提。地應力測試的目的在于了解巖體中存在的應力大小和方向，從而為分析巖體工程的受力狀態(tài)以及為支護及巖體加固提高依據(jù)。因此，探討地應力對巷道施工及運營可能帶來的工程地質問題具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。

自上世紀80年代以來，針對地應力測試有水壓致裂法、應力（應變）解除法等方法。但是這些方法都是在現(xiàn)場完成的，工作量大，工藝復雜，在一定程度上限制了在地應力測量中的使用。聲發(fā)射測量地應力是一種操作簡便、成本低、速度快、現(xiàn)場作業(yè)量少的方法，在地應力測量中得到廣泛應用。針對目前國內的實驗室聲發(fā)射地應力測量受到設備和技術水平的限制，往往不能準確的獲得巖體的三維應力狀態(tài)。主要是由于無法在現(xiàn)有的巖芯鉆機基礎上，獲得一些特殊角度的巖芯，進而不能計算相應的主應力大小和方向，無法準確的還原巖體的三維應力狀態(tài)。

實用新型內容：

本實用新型提出了一種地應力測試二次定角度取芯裝置，是為了解決國內現(xiàn)有的巖芯鉆機只能鉆取圓柱體巖樣的3個方向的巖芯的弊端，即X、Y、Z方向（事先假定圓柱體軸向為Y方向，垂直圓柱體軸向方向斷面的兩個方向分別為X和Z方向）。

本實用新型包括巖樣放置套筒、槽孔、支撐架、裝置底座、巖樣固定裝置；所述巖樣放置套筒通過焊接方式放置在支撐架上，所述支撐架與裝置底座通過焊接在一起成45°，所述槽孔處于巖樣放置套筒內側，為了讓鉆頭取出巖芯時避免鉆頭接觸到巖樣放置套筒，所述巖樣固定裝置可以通過擰緊一側的螺母和螺桿夾緊巖樣，并通過一側的鉸接銷軸與巖樣放置套筒焊接在一起。

本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是：利用該新型的結構特點，可以鉆取XY、YZ、XZ三個特殊方向的巖芯，可以獲得對應方向的應力，進而獲得準確的巖體三維應力狀態(tài)。

附圖說明：

圖1為現(xiàn)有的巖芯鉆取裝置圖；

圖2(a)為本實用新型下的YZ方向巖芯鉆取裝置圖；

圖2(b)為本實用新型下的XY方向巖芯鉆取裝置圖；

圖2(c)為本實用新型下的XZ方向巖芯鉆取裝置圖；

圖3為本實用新型的主視圖；

圖4為本實用新型的側視圖；

圖5為本實用新型部分裝置圖。

圖中：1-巖芯鉆機鉆頭；2-水平夾持裝置；3-夾持墊板；4-螺母；5-螺桿；6-巖樣放置套筒；7-支撐架；8-巖樣固定裝置；9-鉸接銷軸；10-裝置底座；11-槽孔；12-巖樣。

具體實施方式：

為能進一步了解本實用新型的發(fā)明內容、特點及功效，下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

本實用新型是一種巖芯二次定角度裝置，可以輔助現(xiàn)有巖芯鉆機鉆取3個特殊方向的巖芯，分別是YZ、XY、XZ方向巖芯。而現(xiàn)有的巖芯鉆機只能鉆取X、Y、Z三個方向，下面具體的介紹鉆取三個特殊方向巖芯的過程。

首先將巖樣12放置在本實用新型的巖樣放置套筒6內，并利用巖樣固定裝置8擰緊螺母4固定巖樣，接著將本實用新型裝置放置在水平夾持裝置2之間，巖芯鉆機鉆頭1在本實用新型上方呈垂直狀態(tài)，用于鉆取巖芯。通過旋轉巖樣12在巖樣放置套筒6內的位置，鉆取不同方向巖芯：

在附圖2（a）中，將事先假定的巖樣12的X方向水平放置在巖樣放置套筒6上，鉆機鉆頭1垂直下鉆，套取出YZ方向的巖樣；

在附圖2（b）中，將事先假定的巖樣12的X方向垂直放置在巖樣放置套筒6上，鉆機鉆頭1垂直下鉆，套取出XY方向的巖樣；

在附圖2（c）中，將事先假定的巖樣12的X方向斜成45°放置在巖樣放置套筒6上，鉆機鉆頭1垂直下鉆，套取出XZ方向的巖樣。

從而取出三個特殊方向的巖樣，結合現(xiàn)有鉆機鉆出的X、Y、Z三個方向巖樣，利用聲發(fā)射測試系統(tǒng)和RMT壓力機測試巖樣相應方向的主應力大小，從而獲得巖體準確的三維應力狀態(tài)。