[發(fā)明專利]一種鉆孔原位測(cè)試觸探加載裝置及使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810383586.2
• 申請(qǐng)日: 2018-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN108612526B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙同彬;黃彬;鄒建超;邢明錄;張鵬飛;傅知勇;梁偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B49/00
• 分類號(hào): E21B49/00;E21B47/00;E21B47/002;E21B47/06
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 段毅凡

本發(fā)明公開了一種鉆孔原位測(cè)試觸探加載裝置及其使用方法，該裝置包括單點(diǎn)加載儀、視頻采集單元、位移測(cè)量單元、觸探錐頭和承壓底座，所述單點(diǎn)加載儀，上部設(shè)有一凹腔，下部設(shè)有一壓力室，所述觸探錐頭的底部穿過所述凹腔后伸入到所述壓力室中，所述單點(diǎn)加載儀的側(cè)面還依次設(shè)有電線接口、推桿接口和油路接口，所述電線接口與外部的控制器相連接，所述推桿接口與外部的動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)相連接，所述油路接口與外部的液壓加載系統(tǒng)相連接。本發(fā)明輕巧靈便，測(cè)試過程簡(jiǎn)單易行，其不僅可以靈活選取測(cè)試位置，而且能直觀、準(zhǔn)確地獲取巖體的物理力學(xué)參數(shù)，更好地反應(yīng)巖體的力學(xué)特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及適用于鉆孔原巖加載測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鉆孔原位測(cè)試觸探加載裝置及試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

對(duì)于礦山及巖土工程涉及到硐室、巷道的支護(hù)，而圍巖的力學(xué)參數(shù)是指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)與施工、保證支護(hù)設(shè)計(jì)方案達(dá)到穩(wěn)定性要求的關(guān)鍵，對(duì)于安全生產(chǎn)起到至關(guān)重要的作用。

對(duì)于具體工程現(xiàn)場(chǎng)的巖體、煤體等，其基本物理力學(xué)參數(shù)獲取的常用方法是通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。如巖體的內(nèi)聚力和摩擦角可以通過三軸實(shí)驗(yàn)等方法來獲取；巖體的泊松比、彈性模量可以通過單軸壓縮實(shí)驗(yàn)等方法來獲取等等。進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，首先要從工程現(xiàn)場(chǎng)獲取巖石或煤塊，然后經(jīng)過一系列步驟的加工，形成標(biāo)準(zhǔn)試件。加工過程中巖石或煤塊的性質(zhì)就可能受到影響，加工成的試件往往很難達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)；并且加工成的標(biāo)準(zhǔn)試件所處的應(yīng)力狀態(tài)與其原始應(yīng)力狀態(tài)有較大的差距，這些都會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，對(duì)于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工具有局限性。

因此，通過現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試獲取巖體或煤體基本物理力學(xué)參數(shù)開始受到關(guān)注。目前對(duì)巖體、煤體等的抗拉強(qiáng)度、粘聚力、內(nèi)摩擦角有原位測(cè)試的裝置以及方法，但這些裝置的測(cè)試環(huán)境具有一定的適用性，對(duì)于煤炭開采等地下工程來說，其工程現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件較差，空間比較狹小，因此操作起來較為困難。

在煤炭開采等一些地下工程中，在地層中鉆孔是很多施工現(xiàn)場(chǎng)要進(jìn)行的作業(yè)，通過鉆孔來分析地層巖性，每種巖層的厚度，地層移動(dòng)等信息。因此在鉆孔內(nèi)進(jìn)行原位測(cè)試是一種行之有效的方法，通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測(cè)試過程繁瑣且測(cè)試精度較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種輕巧靈便，測(cè)試簡(jiǎn)單易行，測(cè)試位置選取靈活且精度高的鉆孔原位測(cè)試觸探加載裝置。

本發(fā)明同時(shí)提供這種加載裝置的使用方法方法。

為解決上述問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種鉆孔原位測(cè)試觸探加載裝置，其包括單點(diǎn)加載儀、視頻采集單元、位移測(cè)量單元、觸探錐頭和承壓底座，

所述單點(diǎn)加載儀上部設(shè)有一凹腔，下部設(shè)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(diǎn)加載儀的側(cè)面還依次設(shè)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(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)相連接，油路接口與外部的液壓加載系統(tǒng)相連接，液壓加載系統(tǒng)與外部的控制器相連接，

所述承壓底座，固定在單點(diǎn)加載儀的底部，承壓底座上設(shè)有一油腔，油腔分別與壓力室和油路接口相連通；

所述位移測(cè)量單元，固定在凹腔的側(cè)壁上，位移測(cè)量單元用于檢測(cè)所述觸探錐頭的移動(dòng)距離；

所述視頻采集單元，設(shè)置在位移測(cè)量單元的外部周向方向上，且經(jīng)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(tài)。

進(jìn)一步地，所述位移測(cè)量單元包括位移傳感器和測(cè)量引線，測(cè)量引線包括連接段和測(cè)量段，連接段的一端通過位移傳感器與測(cè)量段相連接，其另一端經(jīng)導(dǎo)向滑輪與位移檢測(cè)儀相連接，測(cè)量段與觸探錐頭的軸線相平行，測(cè)量段的另一端與觸探錐頭的側(cè)壁固定連接。

進(jìn)一步地，所述視頻采集單元包括攝像頭和補(bǔ)光燈，攝像頭和補(bǔ)光燈均與控制器相連接，其中，所述攝像頭對(duì)稱設(shè)置在觸探錐頭的兩側(cè)，所述的補(bǔ)光燈平均分布在以觸探錐頭的軸線為圓心的同一圓周上。