[發明專利]一種鉆孔原位測試觸探加載裝置及使用方法

有效

• 申請號: 201810383586.2
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108612526B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 趙同彬;黃彬;鄒建超;邢明錄;張鵬飛;傅知勇;梁偉
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/00;E21B47/002;E21B47/06
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 段毅凡

1.一種鉆孔原位測試觸探加載裝置，其特征在于，它包括單點加載儀、視頻采集單元、位移測量單元、觸探錐頭和承壓底座，其中：

所述的單點加載儀上部設有一凹腔，下部設有一壓力室，觸探錐頭的底部穿過凹腔后伸入到壓力室中，在單點加載儀的側面還依次設有電線接口、推桿接口和油路接口，電線接口與外部的控制器相連接，推桿接口與外部的動力推進系統相連接，油路接口與外部的液壓加載系統相連接，液壓加載系統與外部的控制器相連接；

所述的觸探錐頭為球臺狀，就是半球的頂部截成平面；

所述的承壓底座，固定在單點加載儀的底部，承壓底座上設有一油腔，油腔分別與壓力室和油路接口相連通；所述承壓底座的底部外表面曲率和所測鉆孔的曲率一致，且所述承壓底座的底部外表面圓弧所對應的圓心角為120°；

所述的位移測量單元，固定在凹腔的側壁上，位移測量單元用于檢測所述觸探錐頭的移動距離；

所述的視頻采集單元，設置在位移測量單元的外部周向方向上，且經電線接口與控制器相連接，視頻采集單元用于采集鉆孔孔壁的加載狀態；?所述視頻采集單元包括攝像頭和補光燈，攝像頭和補光燈均與控制器相連接，其中，所述攝像頭對稱設置在觸探錐頭的兩側，所述的補光燈平均分布在以觸探錐頭的軸線為圓心的同一圓周上。

2.如權利要求1所述的鉆孔原位測試觸探加載裝置，其特征在于，所述位移測量單元包括位移傳感器和測量引線，測量引線包括連接段和測量段，連接段的一端通過位移傳感器與測量段相連接，其另一端經導向滑輪與位移檢測儀相連接，測量段與觸探錐頭的軸線相平行，測量段的另一端與觸探錐頭的側壁固定連接。

3.如權利要求1所述的鉆孔原位測試觸探加載裝置，其特征在于，所述壓力室與所述觸探錐頭之間還設有密封圈，液壓加載系統上還設有電子測壓計，電子測壓計與控制器相連接。

4.如權利要求1所述的鉆孔原位測試觸探加載裝置，其特征在于，所述控制器上還設有壓力顯示屏、視頻顯示屏和加載控制開關，壓力顯示屏用于顯示應力應變曲線，應力應變曲線由觸探錐頭的壓力變化和位移傳感器的數值變化經控制器處理后生成，所述視頻顯示屏用于顯示待測鉆孔的孔壁加載狀態，所述加載控制開關還與液壓加載系統相連接。

5.一種如權利要求1-4任一所述的鉆孔原位測試觸探加載裝置的使用方法，其包括以下步驟：

第一步、將單點加載儀送入到鉆孔內待測位置處；具體包括：

打開所述視頻采集單元和視頻顯示屏，通過動力推進系統將單點加載儀送入到鉆孔內，通過觀察所述視頻顯示屏，將該裝置推送到鉆孔的待測位置處，然后動力推進系統停止動作；

第二步、位移矯正清零；具體包括：

液壓加載系統驅動觸探錐頭移動，結合所述視頻顯示屏的視頻畫面和狀態顯示屏上的應力應變曲線，當觸探錐頭和承壓底座與所述鉆孔的孔壁接觸時位移矯正清零；

第三步、開始加載，記錄壓力位移數據和視頻數據采集，綜合觀察分析壓力位移數據和視頻畫面，當觸探錐頭將鉆孔的孔壁壓裂或已到達加載上限時或已達到所需狀態時，停止加載；

第四步、停止壓力位移數據和視頻數據的采集，收回觸探錐頭；

第五步、將導出的壓力位移數據經處理獲取應力應變曲線和其他物理力學參數；

第六步、重復上述一至五步驟，進行下一測點的測量。