[發明專利]一種旁壓試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201810365266.4
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108952694B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 鄒俊鵬;焦玉勇;姚愛國;陳光輝;譚飛;嚴成增;唐志成;吳澤陽;程毅;邱敏
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B17/00
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 龔春來

1.一種旁壓試驗裝置，其特征在于，包括：

空心鉆桿，其用于容納流體介質，且一端從地表伸出,另一端伸入地層；

探頭，其連接所述空心鉆桿伸入所述地層的一端，并位于目標探測層中，且與所述空心鉆桿連通；具體的，所述探頭與所述空心鉆桿伸入所述地層的一端的連接處設有第二墊圈；

所述探頭包括彈性外膜，可在所述流體介質的壓力作用下膨脹，以引起所述目標探測地層土體的變形，所述彈性外膜靠近所述探頭尾部一端的外周面上纏繞有第一加強層；和/或所述彈性外膜靠近所述探頭頭部一端的外周面上纏繞有第二加強層，所述第一加強層為芳綸纖維，其厚度為1.2-2mm；和/或所述第二加強層為芳綸纖維，其厚度為1.2-2mm；

加壓設備，其用于通過壓縮所述空心鉆桿內的流體介質產生壓力，且將壓力傳遞至所述探頭，以對所述目標探測層的土體施加壓力，使其產生變形；

以及信號檢測設備，其用于檢測所述探頭周邊土體變形時產生的旁壓數據信號；

所述裝置的試驗方法，包括如下步驟：

S1、空心鉆孔后提鉆；

S2、將探頭連接空心鉆桿；

S3、將探頭放入鉆孔內，并使其位于目標探測層中；

S4、空心鉆桿內注入流體介質，以產生旁壓試驗初期壓力；

S5、安裝加壓設備，并通過加壓設備對所述流體介質施加壓力，并將產生的壓力傳遞至所述探頭的彈性外膜上，以對目標探測層的土體施加壓力，使其產生變形；

以及S6、關閉加壓設備，排出流體介質，依次取出空心鉆桿、探頭，旁壓試驗結束。

2.如權利要求1所述的旁壓試驗裝置，其特征在于，所述探頭包括：

探頭尾部，其與所述空心鉆桿伸入所述地層的一端連接，且與所述空心鉆桿內部連通；

探頭頭部，其整體為圓錐形。

3.如權利要求2所述的旁壓試驗裝置，其特征在于，所述彈性外膜包括由內而外依次設置的第一彈性膜、第二彈性膜以及第三彈性膜。

4.如權利要求3所述的旁壓試驗裝置，其特征在于，所述第一彈性膜、第二彈性膜均為丁腈橡膠膜，且厚度均為2-3mm；和/或，所述第三彈性膜為混有芳綸纖維的丁腈橡膠膜，且厚度為2-3mm。

5.如權利要求2所述的旁壓試驗裝置，其特征在于，所述加壓設備包括：加壓單元；活塞桿，其一端連接所述加壓單元；以及活塞，其設置于所述空心鉆桿內，連接所述活塞桿的另一端，且其外徑與所述空心鉆桿內徑相匹配；

所述活塞桿在所述加壓單元的帶動下上下移動，由此帶動所述活塞在所述空心鉆桿內部上下移動，并在向下移動過程中壓縮所述流體介質。

6.如權利要求5所述的旁壓試驗裝置，其特征在于，所述加壓設備還包括：

設有內螺紋的封堵螺栓，其通過內螺紋與所述空心鉆桿從地表伸出的一端螺紋連接，且所述封堵螺栓的端帽中部設有可供所述活塞桿穿過的通孔。

7.如權利要求1-6任一項所述的旁壓試驗裝置，其特征在于，所述空心鉆桿包括若干首尾依次連接的子鉆桿單元，最上方的子鉆桿單元的上端從地表伸出；且相鄰兩子鉆桿單元的連接處設有第一墊圈，且所述第一墊圈開設有可供所述流體介質流過的通孔。