[實用新型]一種測試并劃分圍巖內外損傷區(qū)的布置系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520736640.9
• 申請日: 2015-09-22
• 公開（公告）號: CN205003030U
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發(fā)明（設計）人: 劉寧;房敦敏;周曉明;朱紅波
• 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: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 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測試并劃分圍巖內外損傷區(qū)的布置系統(tǒng)。適用于水利水電地下工程。

背景技術

隨著地下工程埋深的日益增加，圍巖強度和地應力之間的矛盾也隨著增加。當應力水平超過對應的巖體強度時，將導致圍巖內部產(chǎn)生損傷和裂紋，形成開挖損傷區(qū)。損傷區(qū)的存在并直接影響到圍巖的物理力學特性，對以圍巖承載為主的設計思想提出了嚴峻的考驗。

根據(jù)相關的研究成果，開挖損傷區(qū)可以進一步劃分為內損傷區(qū)和外損傷區(qū)，其中內損傷區(qū)緊鄰開挖面，損傷程度較高。外損傷帶位于相對較深的部位，為巖體特性(如波速和滲透指標)漸變到原巖狀態(tài)的過渡地段，這些變化主要是應力變化的結果，其中的裂紋長度和密度都遠小于內損傷區(qū)。但是兩種損傷區(qū)的損傷程度單憑肉眼是很難辨識出的，需要借助特殊的監(jiān)測手段以確定破損范圍和深度。

目前現(xiàn)有的借助測試儀器確定損傷區(qū)的方法有聲發(fā)射、CT掃描等，但這些方法技術門檻較高，花費也比較大，在現(xiàn)場很難推廣應用。而傳統(tǒng)的水壓致裂測試主要依靠壓力-時間曲線，敏感性和準確性較差。

發(fā)明內容

本實用新型要解決的技術問題是：提供一種簡便、直接的測試并劃分圍巖內外損傷區(qū)的布置系統(tǒng)，將高精度、高靈敏度的捕捉損傷區(qū)內圍巖在水壓作用下的裂紋開度，進而確定內外損傷區(qū)界限。同時，本實用新型的目的還在于現(xiàn)場操作簡單方便，無需高額的儀器設備費用，易于推廣實施。

本實用新型所采用的技術方案是：測試并劃分圍巖內外損傷區(qū)的布置系統(tǒng)，具有地下洞室，其特征在于：垂直于地下洞室的軸線鉆設測試孔，在測試孔內通過封隔器使測試孔形成若干個均勻分布的測試段，平行于測試孔埋設光纖光柵應變計，對應于每個測試段的中部均布置1～2個光纖光柵應變計。

所述測試孔的深度為1.5～2倍的地下洞室跨度。

所述測試段的數(shù)量為5～10；測試段長度0.5～1m。

所述光纖光柵應變計所在的軸線與測試孔軸線之間的距離為0.2～0.5m。

本實用新型的有益效果是：本布置系統(tǒng)利用光纖光柵高精度、高靈敏度的特點，捕捉損傷區(qū)內圍巖在水壓作用下的裂紋開度，進而確定內外損傷區(qū)界限。本系統(tǒng)技術門檻較低，現(xiàn)場操作簡單便利，不需要高額的儀器設備費用，能夠精確、全程地反映圍巖損傷程度，為支護設計和圍巖承載能力的判斷提供依據(jù)。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構布置圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例的測試、劃分圍巖內外損傷區(qū)的系統(tǒng)布置在地下洞室1的一側，選擇巖體完整、無發(fā)育節(jié)理裂隙的地段作為測試段，垂直于地下洞室的軸線鉆設測試孔2，測試孔務必直徑均勻，無大小變化，鉆孔深度應超過1.5倍地下洞室跨度(直徑)。

在測試孔2內用封隔器3將測試孔分隔成若干個測試段2－1，測試段應在鉆孔范圍內隨深度均勻分布，一般不小于5段，測試段長度不宜大于1m。封隔器3安裝好后記錄其深度，施加液壓使封隔器膨脹，其壓力應足以使將來測試時實現(xiàn)密封，封隔器的壓力應低于預計的破裂壓力，一般在3～5MPa。

平行于測試孔2埋設光纖光柵應變計4，一般在每個測試段2－1的中部都應保證至少埋有一個光纖光柵應變計4，且光纖光柵應變計4與測試段2－1之間的平行間距不宜大于1.5m。

測試時，往測試段內注水，注水時的壓力增加要緩慢，以使在管路中的壓力損失最小，且要保證各個測試段的水壓力相等。記錄注水的壓力隨時間的變化，當水壓增加到圍巖裂紋的啟裂強度時，則裂紋張開，光纖光柵應變計4讀數(shù)發(fā)生明顯變化，此時應停止加壓。

由于水壓的作用，圍巖中裂紋將開始擴展，而內外損傷區(qū)圍巖的損傷程度的不同，光纖光柵的讀數(shù)也會出現(xiàn)不同變化，記錄相同水壓下圍巖變形，直至某一測試段的壓力～時間曲線的壓力突然下降，說明此處損傷嚴重，停止加壓，而其它測試段則繼續(xù)加壓直至完成破裂。

最后，將上述所有測試段的破裂壓力和變形進行整理，內外損傷區(qū)的變形將有明顯的差別，便可以獲得內外損傷區(qū)的劃分界限。