[發(fā)明專利]一種可回收的地應力測量裝置

在審

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• 申請日: 2017-10-15
• 公開（公告）號: CN107588877A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設計）人: 張向陽;王晨;彭偉;李迎富;丘建勤;于祥;呂雯婷;張瑋旻
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及現(xiàn)場測試地應力的方法及測量裝置，尤其是通過現(xiàn)場巖體套孔應力解除法求地應力的測量試驗，屬于巖體力學和工程技術領域。

背景技術

隨著目前在水利水電、礦山、交通等領域需要修建的深部地下工程日趨增多。開挖地質(zhì)條件惡化、地應力增大、破碎巖體增多、水頭壓力和涌水量加大、地溫升高等因素對深部地下工程造成顯著影響，為研究深部地下工程巖體的力學性質(zhì)，尤其是高應力條件下工程巖體的應力參數(shù)，較為直接、經(jīng)濟的途徑是進行現(xiàn)場巖體應力測量，而套孔應力解除法又是最為常見的巖體應力測量方法之一。

目前傳統(tǒng)的套孔應力解除法從整體上來看，套孔應力解除法不僅具有使用方便、成本低等優(yōu)點，同時還能夠對單孔三維應力進行測量，然而在實際測量中，微裂隙及巖體晶粒對套孔應力解除法影響較大，從而導致應變計讀數(shù)的漂移量過高。且該方法中所涉及的防潮及粘貼技術十分復雜，特別是當在有水鉆孔中進行測量時，其困難系數(shù)將劇增。

而空心包體應變法能有效的避免微裂隙、巖體晶體和水對獲取準確測量結果的影響，但空心包體應變計的環(huán)氧樹脂空心包體傳感器的制作是一項十分細致的工作，對樹脂、固化劑材料的配比要求十分嚴格，尤其對實驗溫度的控制要求苛刻。若樹脂、固化劑配比掌握不合適，制成的傳感器性能就不穩(wěn)定，溫度控制的不合適也可能導致制作過程的失敗。

鑒于現(xiàn)有巖體測量方法和裝置所存在的問題，如傳統(tǒng)套孔應力解除法中應變花直接貼在孔壁巖體上使得應變花與孔壁的接觸面小，很難保證膠結質(zhì)量；而空心包體應變計的環(huán)氧樹脂空心包體傳感器的制作要求苛刻，不易操作等問題，提出一種基于套孔應力解除法，采用間接應變測量，能方便準確的測得巖體地應力，適應高溫、有水等惡劣測量環(huán)境，且可回收的地應力測量裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種可回收的地應力測量裝置，其使用方便，能夠適應高溫、有水等惡劣測量環(huán)境，能回收再利用，準確地獲取現(xiàn)場地應力數(shù)據(jù)，為深部地下工程的穩(wěn)定性評估和災害防控提供準確的應力演化數(shù)據(jù)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術解決方案是：

一種可回收的地應力測量裝置，包括導向桿，接頭保護套、基體鋼管、輔助腔、測試腔、圓形金屬墊片、導向頭、彈性膜、應變花、注液管、注氣管、金屬固定套、讀數(shù)導線、快速接頭、緊固螺母、液體加壓裝置、氣體加壓裝置、差壓調(diào)節(jié)閥、數(shù)據(jù)采集裝置、三通控制閥、注液軟管、注氣軟管、輔助腔聚氨酯管和測試腔聚氨酯管所組成，所述測試腔聚氨酯管套在基體鋼管的中部，與基體鋼管形成測試腔，所述輔助腔聚氨酯管位于測試腔聚氨酯管的兩端，套在基體鋼管上，并與基體鋼管形成輔助腔，輔助腔兩端設有金屬圓形墊片，所述金屬圓形墊片兩側安裝有緊固螺母，從而使得測試腔聚氨酯管和輔助腔聚氨酯管固定在基體鋼管上，所述彈性膜通過兩端的金屬固定套固定在輔助腔聚氨酯管和測試腔聚氨酯管上，其內(nèi)部設有應變花，所述基體鋼管的右側連接有導向頭，左側連接有接頭保護套，所述測試腔聚氨酯管中部對應的基體鋼管上設有注液孔，所述輔助腔中部對應的基體鋼管上設有注氣孔，所述基體鋼管內(nèi)部設有注液管、注氣管和讀數(shù)導線，所述注液管通過注液孔與測試腔相連通，所述注氣管通過注氣孔與輔助腔相連通，所述注液管、注氣管和讀數(shù)導線從基體鋼管左側伸出，所述注液管和注氣管均在接頭保護套內(nèi)通過快速接頭與注液軟管和注氣軟管相連，所述導向桿可卡扣接頭保護套的左側，所述注液軟管通過導向桿內(nèi)部與外部液體加壓裝置相連接，所述注氣軟管通過導向桿內(nèi)部與外部氣體加壓裝置相連接，所述注液軟管和注氣軟管在外部通過三通控制閥與差壓調(diào)節(jié)閥相連接，所述讀數(shù)導線一端通過位于基體鋼管上的讀數(shù)導線鉆孔和圓形金屬墊片上的墊片鉆孔與彈性膜上的應變花相連，所述讀數(shù)導線另一端與數(shù)據(jù)采集裝置相連接。

本發(fā)明一種可回收的地應力測量裝置，其中，所述基體鋼管為不銹鋼材質(zhì)，空心結構。

本發(fā)明一種可回收的地應力測量裝置，其中，所述彈性膜為環(huán)氧樹脂材質(zhì)。

本發(fā)明一種可回收的地應力測量裝置，其中，所述導向桿為空心結構。

本發(fā)明一種可回收的地應力測量裝置，其中，所述接頭保護套為空心結構。

本發(fā)明一種可回收的地應力測量裝置，其中，所述讀數(shù)導線鉆孔位于緊固螺母和接頭保護套之間的基體鋼管上。

本發(fā)明一種可回收的地應力測量裝置，其中，所述快速接頭為一種達到設定壓力會自動斷開的接頭。