[實用新型]一種測量地應(yīng)力的高靈敏度鉆孔變形計

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520383510.1
• 申請日: 2015-06-04
• 公開（公告）號: CN204788744U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周輝;沈崢;張傳慶;盧景景;渠成堃;宋明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G01B7/16
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及主要應(yīng)用于巖體的地應(yīng)力測量，屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種測量地應(yīng)力的高靈敏度鉆孔變形計。

背景技術(shù)

地應(yīng)力是賦存于巖體中的一種應(yīng)力，它不僅是地質(zhì)環(huán)境與地殼穩(wěn)定性評價的主要因素，也是地質(zhì)工程設(shè)計和施工的重要資料之一。目前工程上應(yīng)用最廣泛的應(yīng)力測量方法是水壓致裂法和套孔應(yīng)力解除法。由于水壓致裂法存在必須事先假定地應(yīng)力張量的一個主方向與鉆孔軸向一致的局限，因此，套孔應(yīng)力解除法因其可靠性和穩(wěn)定性被認(rèn)為是獲得空間三維應(yīng)力的理想測試方法。套孔解除法中變形法和應(yīng)變計法應(yīng)用廣泛，主要有以下2種方法：

(1)巖土力學(xué)(1983年，第4卷第1期)36-2型鉆孔變形計的組裝工藝和現(xiàn)場應(yīng)用；

(2)巖土力學(xué)(1987年，第8卷第3期)空心包體式孔壁應(yīng)變計。

套孔應(yīng)力解除法中，一般由變形法和應(yīng)變計法這兩種方式。應(yīng)變計法的精度和可靠性不高，操作麻煩；而變形法操作相對便利，精度和可靠性較高。因此，最常用的是變形法的套孔應(yīng)力解除法測量。

工程中套孔解除法使用最多的是36-2型鉆孔變形計，其傳感器為鋼環(huán)式傳感器，套孔應(yīng)力解除過程中將應(yīng)力釋放產(chǎn)生的鉆孔變形轉(zhuǎn)化為鋼環(huán)的變形。但是，對于軟弱巖石，36-2型鉆孔變形計傳感器剛度較大，觸頭會給予鉆孔壁較大壓力、壓碎接觸處巖石，所測得變形量大于實際的鉆孔變形，產(chǎn)生較大誤差。在一般情況下，進(jìn)行應(yīng)力解除法的堅硬巖石，其鉆孔變形較小，而36-2型鉆孔變形計靈敏度較低，使得測量的精度不高。同時，36-2型鉆孔變形計的傳感器不易粘貼應(yīng)變片，回收率低。

如何有效測量各種巖體、特別是孔徑變形小的情況，保證檢測結(jié)果可信且靈敏度高，這一直是本領(lǐng)域技術(shù)人員公認(rèn)的難題和努力探索的方向，但至今為止尚無令人滿意的技術(shù)方案問世。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的就是要提供一種測量地應(yīng)力的高靈敏度鉆孔變形計為：頭部為變形計頭部，中部為空腔圓柱體形的變形計外殼，尾部為錐形卡緊器，所述的變形計外殼內(nèi)部依次設(shè)置有：沿中心軸線設(shè)置有圓柱體形的鎖座栓，在所述的鎖座栓上依次相互間隔套裝有四組環(huán)式傳感器和三個傳感器座；每組環(huán)式傳感器上設(shè)置有兩個感應(yīng)電阻片；所述的每個感應(yīng)電阻片分別接有數(shù)據(jù)電纜內(nèi)的電線；所述的數(shù)據(jù)電纜通過鎖座栓的底部的接線板經(jīng)由電纜壓緊圈在錐形卡緊器尾部引出；

所述的每一組環(huán)式傳感器由兩片厚弧形鋼片、兩片薄弧形鋼片相間首尾連接組成；每片薄弧形鋼片的圓弧中心位置的內(nèi)外兩側(cè)對應(yīng)地分別粘貼一片感應(yīng)電阻片；每組感應(yīng)電阻片的法向的中心軸線重合且穿過環(huán)式傳感器外周圓的圓心O；每片厚弧形鋼片的圓弧外側(cè)頂部中心上設(shè)置有感應(yīng)觸頭；所述的感應(yīng)觸頭的中心軸線穿過環(huán)式傳感器外周圓的圓心O；

每個組環(huán)式傳感器上，兩個感應(yīng)觸頭的中心軸線和兩個感應(yīng)電阻片的法向的中心軸線相互垂直且相交于環(huán)式傳感器外周圓的圓心O；

四組環(huán)式傳感器上八個感應(yīng)觸頭分別穿過所述的變形計外殼外周上八個檢測孔。

上述技術(shù)方案中，所述變形計外殼外的八個檢測孔分為四組，對應(yīng)四組環(huán)式傳感器；以變形計外殼的中心軸線為軸，兩兩相鄰的一組檢測孔變形計外殼圓周上依次旋轉(zhuǎn)相差45°。

上述技術(shù)方案中，所述的環(huán)式傳感器中的兩片厚弧形鋼片為同等大小的環(huán)形的圓弧片，圓弧角度在90°～180°之間。

上述技術(shù)方案中，所述的環(huán)式傳感器中的兩片薄弧形鋼片為同等大小的環(huán)形的圓弧片，圓弧角度在90°～180°之間。

上述技術(shù)方案中，每片厚弧形鋼片的兩端設(shè)置有厚弧形鋼片螺孔，該厚弧形鋼片螺孔的中心軸線穿過環(huán)式傳感器外周圓圓心O；每片薄弧形鋼片的兩端設(shè)置有薄弧形鋼片螺孔，該薄弧形鋼片螺孔的中心軸線穿過環(huán)式傳感器外周圓圓心O；每片厚弧形鋼片上的厚弧形鋼片螺孔部位設(shè)置有臺階式凹槽，該臺階式凹槽的厚度及寬度和薄弧形鋼片的厚度及寬度相同；將兩片薄弧形鋼片和兩片厚弧形鋼片相間首尾連接，所述的薄弧形鋼片插入所述厚弧形鋼片的后弧形鋼片螺孔的臺階式凹槽上，薄弧形鋼片螺孔和厚弧形鋼片螺孔對齊時，對應(yīng)位置的薄弧形鋼片螺孔和厚弧形鋼片螺孔的中心軸線重合并穿過外環(huán)形傳感器外周圓圓心O，將對應(yīng)的薄弧形鋼片螺孔和厚弧形鋼片螺孔用螺釘固定，組成一個環(huán)式傳感器。