[發明專利]大尺度脆性巖體特征強度測試裝置及方法

在審

• 申請號: 201710785250.4
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107621417A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 劉寧;張春生;褚衛江
• 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

1.一種大尺度脆性巖體特征強度測試裝置，其特征在于：在現場巖體內開挖有輔助洞(5)，輔助洞(5)一側的邊墻上往巖體內開挖有測試洞(7)和圍壓洞(6)，測試洞(7)內向圍壓洞(6)方向布設有若干監測孔(8)，監測孔(8)內設置監測儀器；

所述圍壓洞(6)內由外向內依次設有回填混凝土層(601)、緩沖材料層(602)和高強度鋼筒(603)，圍壓洞(6)洞口處設置封閉門(2)；所述輔助洞(5)內設有連通圍壓洞(6)的充水裝置和排水裝置。

2.根據權利要求1所述的大尺度脆性巖體特征強度測試裝置，其特征在于：所述測試洞(7)內向圍壓洞(6)方向布設有用于在不同圍壓階段對巖體進行聲波測試和鉆孔電視掃描的長觀孔(9)。

3.根據權利要求1所述的大尺度脆性巖體特征強度測試裝置，其特征在于：所述充水裝置包括設置于輔助洞(5)內、含有閥門(11)和壓力表(10)的壓水裝置(12)，壓水裝置(12)經充水管(4)連通所述圍壓洞(6)內；所述排水裝置包括設置于輔助洞(5)內的排水豎井(3)和從圍壓洞(6)內延伸至排水豎井(3)的排水管(1)。

4.根據權利要求1所述的大尺度脆性巖體特征強度測試裝置，其特征在于：所述監測儀器包括空心包體應力計、多點位移計和聲發射探頭。

5.根據權利要求1所述的大尺度脆性巖體特征強度測試裝置，其特征在于：所述圍壓洞(6)與測試洞(7)之間間距為介于2～3倍測試洞(7)洞徑，所述測試洞(7)的長度大于3倍所述輔助洞(5)洞徑。

6.根據權利要求5所述的大尺度脆性巖體特征強度測試裝置，其特征在于：所述圍壓洞(6)洞徑為1m，測試洞(7)洞徑為2m，輔助洞(5)洞徑為4～6m。

7.根據權利要求1所述的大尺度脆性巖體特征強度測試裝置，其特征在于：所述高強度鋼筒(603)的強度大于20MPa。

8.根據權利要求1所述的大尺度脆性巖體特征強度測試裝置，其特征在于：所述監測孔(8)與圍壓洞(6)洞壁之間間隔距離大于1倍圍壓洞(6)洞徑，監測孔(8)分別對應圍壓洞(6)上部、中部和下部布置。

9.根據權利要求1所述的大尺度脆性巖體特征強度測試裝置，其特征在于：所述測試洞(7)洞型為圓型；所述圍壓洞(6)洞型為圓型。

10.一種大尺度脆性巖體特征強度測試方法，其特征在于步驟如下：

10.1、開挖輔助洞(5)；

10.2、在輔助洞(5)一側邊墻上往巖體內開挖測試洞(7)，并在測試洞(7)內向擬開挖的圍壓洞(6)方向布設長觀孔(9)和若干監測孔(8)，監測孔(8)內布置監測儀器，監測儀器包括空心包體應力計、多點位移計和聲發射探頭；

10.3、在輔助洞(5)與測試洞(7)同側的邊墻上往巖體內開挖圍壓洞(6)，待開挖至指定長度后，停止開挖并保持1周時間，確保圍巖時效破裂基本完成；

10.4、在圍壓洞(6)洞壁上依次施工回填混凝土層(601)、緩沖材料層(602)和高強度鋼筒(603)；

10.5、在輔助洞(5)內設置連通圍壓洞(6)內的充水裝置和排水裝置，并在輔助洞(5)洞口設置封閉門(2)；

10.6、通過充水裝置向封閉門(2)和圍壓洞(6)形成的封閉腔室內充水，每次向封閉腔室內增加1MPa的水壓力并保持一段時間；

若首次監測到聲發射事件出現明顯的增長、聲波出現明顯降低，則對應于巖體超過了啟裂強度，記錄下此時的水壓、空心包體應力計、多點位移計讀數；

繼續向封閉腔室內增加水壓力，當聲發射事件出現第二次明顯的增長時，對應于巖體超過了損傷強度，記錄下此時的水壓、空心包體應力計、多點位移計讀數。