[實用新型]圍巖應力擾動程度測試裝置

有效

• 申請號: 201520167511.2
• 申請日: 2015-03-24
• 公開（公告）號: CN204536163U
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發明（設計）人: 劉寧;張春生
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 韓小燕

技術領域

本實用新型涉及一種圍巖應力擾動程度測試裝置。適用于地下工程領域。

背景技術

地下工程開挖以后圍巖會出現應力重分布，應力的重新分布將導致圍巖出現不可恢復損傷，這些損傷主要是由于內部裂紋擴展所引起的，因此會使圍巖的內部結構也產生永久性變化。這些變化所導致的圍巖力學和水力學特性變化可以被直接定量測試，如裂紋數量統計、聲波測試、聲發射監測、滲透試驗等。

由于圍巖受應力重分布影響的不同，在圍巖應力擾動區內也會出現不同的擾動程度，靠近邊墻的圍巖通常受擾動影響較大，出現明顯的破裂損傷；距離邊墻較遠的圍巖，則受損較輕。由于應力擾動程度的不同，上述的測試方法在推廣應用于現場時，普遍存在一定的局限性，例如只有當裂紋張開，才能出現波速降低現象，而應力擾動較小的區域，裂紋的張開度普遍偏小甚至緊閉，并不會導致圍巖波速的變化。再比如說，利用水的滲透性變化測試時，由于巖石水理性質的變化會導致二次測試時的不準確，尤其是對于軟巖，這種影響更加明顯，甚至會導致無法完成后續的測試。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提供一種結構簡單、成本較低的圍巖應力擾動程度測試裝置，以簡單、迅速、直接的評價圍巖的應力擾動程度，不對圍巖狀態產生影響。

本實用新型所采用的技術方案是：一種圍巖應力擾動程度測試裝置，其特征在于：包括置于圍巖鉆孔內的封隔裝置和置于圍巖外的供氣裝置，所述封隔裝置包括兩個用于封堵圍巖鉆孔的封隔器，兩封隔器之間形成承壓段空腔，所述供氣裝置包括氮氣罐，該氮氣罐經輸氣泵、輸氣管、流量傳感器、逆止閥連通多通轉換開關，并經多通轉換開關分成三條支路，一條支路經輸氣管連通承壓段空腔，另兩條支路經輸氣管分別連通兩個封隔器，每條支路的輸氣管上均設有截止閥和卸壓閥；所述多通轉換開關上設有檢測各輸氣管內氣壓的壓力傳感器，該壓力傳感器與壓力表和記錄儀電連接。

所述封隔器為充氣可膨脹的橡膠塞。

位于承壓段空腔內的輸氣管上開有若干透氣孔。

本實用新型的有益效果是：本實用新型中氣體滲透性測試不會對圍巖狀態產生影響，可以反復進行測試，而利用液體滲透性進行測試，會改變圍巖的狀態，例如水會使圍巖飽和。由于應力重分布造成損傷，導致圍巖內部結構發生變化，氣體滲透性測試相比于其它測試方法，會更加直接地表示出來。本實用新型巖壁受力范圍較廣(測試段長可達達1m或者更長)，從而避免了“點”應力狀態的局限性和地質條件不均勻的影響。本實用新型不需要圍巖力學參數參與計算，可避免由力學取值不準確而引起的誤差。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例為一種圍巖應力擾動程度測試裝置，該裝置包括置于圍巖上鉆孔13內的封隔裝置和置于圍巖外的供氣裝置。

其中封隔裝置采用過雙封法，通過兩個封隔器12對鉆孔13進行封隔，兩封隔器12之間形成承壓段空腔131，將測試段巖體封隔起來。本實施例中封隔器12采用充氣可膨脹的橡膠塞，在橡膠塞充氣加壓膨脹后封堵鉆孔13。

供氣裝置包括氮氣罐1，本例為便于氣泵啟動和用電安全，配置了多通轉換開關6。氮氣罐1通過輸氣泵2、輸氣管4、流量傳感器3、逆止閥5連通多通轉換開關6，并經多通轉換開關6分成三條支路，一條支路經輸氣管4、截止閥10、卸壓閥11連通承壓段空腔131，并在位于承壓段空腔內的輸氣管4上開有若干透氣孔4－1，另兩條支路經輸氣管4、截止閥10、泄壓閥11分別連通作為封隔器的兩個橡膠塞。本例在多通轉換開關6上安裝有壓力傳感器7，該壓力傳感器檢測各輸氣管4的氣壓，壓力傳感器與壓力表8和記錄儀9電連接。

本實施例中供氣裝置的供壓壓力要求大約2倍上覆巖體自重，以克服地應力的影響，使氣體溢出。本例中輸氣管4采用的鋼管端部采用外螺紋，接頭為內螺紋，密封采用在鋼管外螺紋上纏繞生料帶，及鋼管端部加墊尼龍或鋼墊片，此種結構的壓力鋼管最高測試壓力為30～40MPa。

本實施例提出的氣體滲透性測試方法為氣體壓力衰減測試，通過在測試區域提供一個初始壓力，測試隨著氣體從周圍巖體滲出所導致的壓力衰減，具體方法如下：

在地下工程的邊墻進行垂直鉆孔，鉆孔13深度為2倍地下洞室跨度(應力擾動區深度不會超過2倍洞徑)，孔徑為90mm，以便于作為封隔器12的橡膠塞安裝；

通過鉆桿將兩個可膨脹的橡膠塞放置到選定的測試段，加壓使其膨脹，形成承壓段空腔131；