[發明專利]巖/土體鉆孔原位測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201410036742.X
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN103806906A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 鄭夢雨;孟達;代成鋼;董宏宇;孟祥沖
• 申請（專利權）人: 北京雷雨達科技有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/12;G01N3/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種巖/土體鉆孔原位測試裝置，其特征在于，所述裝置包括：鉆機、試驗儀、承壓板、上部托桿、下部托桿、加壓系統及量測系統；其中，

所述鉆機在待測巖/土體任意指定深度進行鉆孔和擴孔，得到保持地應力的被測巖/土塊；

所述試驗儀通過所述上部托桿及所述下部托桿與所述承壓板活動連接，所述試驗儀還與所述量測系統建立通信鏈接；

所述上部托桿或所述下部托桿分別伸展對所述承壓板形成支撐時，所述加壓系統通過所述承壓板對所述被測巖/土塊施加相應的載荷，所述試驗儀自動采集測試數據并存儲，同時將所述測試數據傳輸給所述量測系統進行相關參數的測算。

2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述鉆機還包括鉆桿和鉆頭，所述鉆頭可加裝擴孔器，用于在鉆出導向孔后，向指定的測試位置對巖/土孔周邊的巖/土體進行定向擴孔，從而在巖/土孔中心暴露出仍與巖/土體為一體的柱狀所述被測巖/土塊。

3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述承壓板包括擺塊，所述擺塊設置在試驗儀側面，擺塊中設有空槽，擺塊逐級向下移動并向外旋轉拓展共同組成所述承壓板。

4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述上部托桿內置于所述試驗儀中，所述上部托桿伸展時，所述上部托桿上的凸起片正好嵌入所述承壓板擺塊的空槽內，對承壓板的側向圓盤起到支撐作用，由此進行抗剪強度測試。

5.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述下部托桿內置于所述試驗儀中，所述下部托桿伸展過程中攜帶所述承壓板的下端凸盤展開，待完全展開后所述下部托桿支撐所述下端凸盤，由此進行抗拉強度測試。

6.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述加壓系統為液壓泵。

7.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述試驗儀上還連接有可視系統，所述可視系統包括前端采集圖像的攝像頭及后端觀測和記錄數據的觀測設備，所述攝像頭隨所述試驗儀一起安放到被測巖/土塊處。

8.一種巖/土體鉆孔原位測試方法，其特征在于，所述方法包括步驟：

鉆機在待測巖/土體任意指定深度進行鉆孔和擴孔，得到保持地應力的被測巖/土塊并將試驗儀放入所述指定深度的測試位置；

試驗儀通過上部托桿連接承壓板并對其形成支撐，加壓系統自動逐步施加水平和豎直載荷并向上剪切巖/土體，利用試驗儀監測巖/土體剪切力和變形，量測系統根據本次試驗數據得到抗剪強度結果；

上部托桿回收，試驗儀通過下部托桿連接承壓板并對其形成支撐，加壓系統自動逐步施加豎直載荷向下壓縮巖/土體，利用試驗儀監測巖/土體受力和變形，量測系統根據本次試驗數據得到抗拉強度結果。

9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述得到抗剪強度結果具體為：所述量測系根據各層的巖/土體的應力-應變曲線、變形-時間曲線得到應力莫爾圓曲線，計算得到粘聚力、內摩擦角、抗剪強度參數；所述得到抗拉強度結果具體為：所述量測系根據靜載荷的壓力-變形曲線，得到各層巖/土體的比例承載力、塑性承載力、極限承載力參數。

10.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括步驟：

攝像頭隨試驗儀一起安放到被測巖/土塊處，錄制托桿伸展和收縮回位、擺塊旋轉合并及載荷施加和試驗全過程，通過觀測設備進行全程可視化觀測。