[發(fā)明專(zhuān)利]工程巖體力學(xué)參數(shù)鉆孔原位測(cè)試裝置及其使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810384551.0
• 申請(qǐng)日: 2018-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108444815B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙同彬;鄒建超;臧傳偉;尹延春;傅知勇;黃彬;藍(lán)盛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/02
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/02
• 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

1.一種工程巖體力學(xué)參數(shù)鉆孔原位測(cè)試裝置，其特征在于，它由觸探加載系統(tǒng)、多點(diǎn)測(cè)試旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)、推進(jìn)支撐系統(tǒng)、液壓加載系統(tǒng)和控制系統(tǒng)五大部分組成；其中：

(一)所述的觸探加載系統(tǒng)由單點(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組成，其中：

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(guò)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，推桿接口與外部的推進(jìn)支撐系統(tǒng)相連接，油路接口與外部的液壓加載系統(tǒng)相連接；所述控制器與液壓加載系統(tǒng)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)；

所述的觸探錐頭為球臺(tái)狀，就是半球的頂部截成平面；

(二)所述的多點(diǎn)測(cè)試旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)角度定位裝置和復(fù)測(cè)校準(zhǔn)設(shè)備：其中：

所述的旋轉(zhuǎn)角度定位裝置包括驅(qū)動(dòng)單元、連接軸和傳動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元固定在防護(hù)罩的內(nèi)部側(cè)壁上，驅(qū)動(dòng)單元經(jīng)傳動(dòng)單元與連接軸相連接，連接軸的頂部與外部的靜力觸探加載裝置相連接；

所述的復(fù)測(cè)校準(zhǔn)設(shè)備包括定位指針、復(fù)測(cè)圓盤(pán)和視頻采集顯示單元，定位指針與連接軸的上部相連接，復(fù)測(cè)圓盤(pán)套設(shè)在連接軸上，并與防護(hù)罩的內(nèi)側(cè)壁固定連接，其中，所述定位指針的指示端位置與所述復(fù)測(cè)圓盤(pán)的位置相對(duì)應(yīng)，所述視頻采集顯示單元用于實(shí)時(shí)采集所述定位指針和復(fù)測(cè)圓盤(pán)的相對(duì)位置并顯示出來(lái)；

(三)所述的推進(jìn)支撐系統(tǒng)包括推進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置、孔口支撐防護(hù)裝置、推進(jìn)桿和壓管裝置；其中：

所述的推進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置由底座、萬(wàn)向球鉸、推進(jìn)液壓缸和推進(jìn)桿替換連接室組成；推進(jìn)液壓缸經(jīng)萬(wàn)向球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在底座上，推進(jìn)桿替換連接室與推進(jìn)液壓缸相連接；所述推進(jìn)液壓缸的活塞柱上設(shè)有推進(jìn)端頭，推進(jìn)端頭的內(nèi)部設(shè)有中空的內(nèi)凸柱，內(nèi)凸柱的內(nèi)部安裝有導(dǎo)電圈，內(nèi)凸柱的外側(cè)壁上設(shè)有柱狀凸起，導(dǎo)電圈與孔口桿體上的單針連線插頭中的第二導(dǎo)電插針相配合，柱狀凸起與孔口端桿體上單針連線插頭中的垂直滑軌相配合；所述推進(jìn)桿替換連接室是在推進(jìn)桿的外表面套設(shè)有與推進(jìn)液壓缸相連接的圓柱筒體，圓柱筒體的下部側(cè)壁上設(shè)有一開(kāi)口，管道穿設(shè)在開(kāi)口中；圓柱筒體的內(nèi)壁上還對(duì)稱(chēng)地設(shè)有多組夾具用于夾持推進(jìn)桿，夾具的夾臂外側(cè)尖端設(shè)有可對(duì)接的半圓卡槽，半圓卡槽用于夾持管道，半圓卡槽的開(kāi)口大小可調(diào)；

所述的孔口支撐防護(hù)裝置，設(shè)置在推進(jìn)桿替換連接室的上方，用于對(duì)鉆孔孔口處的桿體進(jìn)行夾持支撐，在孔口支撐防護(hù)裝置的下方設(shè)置有壓管裝置，用于將管道壓入到推進(jìn)桿桿體的開(kāi)口槽中；

所述的推進(jìn)桿，是由多個(gè)桿體首尾連結(jié)而成的；在桿體的外表面豎直地開(kāi)設(shè)有多個(gè)開(kāi)口槽，油管管道可壓入開(kāi)口槽內(nèi)部；在桿體內(nèi)的中空內(nèi)腔中穿設(shè)有雙頭單針導(dǎo)線，雙頭單針導(dǎo)線是在導(dǎo)線兩端分別連接有第一導(dǎo)電插針和第二導(dǎo)電插針；在桿體的頂部連接有單孔連線插座，單孔連線插座的內(nèi)部設(shè)有由導(dǎo)電環(huán)構(gòu)成的導(dǎo)電插孔，第一導(dǎo)電插針經(jīng)線圈與導(dǎo)電環(huán)相連接；單孔連線插座的外側(cè)壁上對(duì)稱(chēng)地分布有兩個(gè)孔槽，每個(gè)所述孔槽內(nèi)安裝有彈簧卡扣，所述彈簧卡扣的尾部經(jīng)彈簧與所述孔槽相連接，所述彈簧卡扣的頭部為球面，所述單針連線插頭的開(kāi)口端頭上對(duì)應(yīng)地設(shè)有四個(gè)孔槽開(kāi)口，所述彈簧卡扣與所述孔槽開(kāi)口相配合，便于單孔連線插座與單針連線插頭的連接和脫離；在桿體的底部連接有單針連線插頭，第二導(dǎo)電插針自內(nèi)向外穿設(shè)在單針連線插頭上，且第二導(dǎo)電插針還與導(dǎo)電插孔相配合；單針連線插頭的內(nèi)壁沿孔槽開(kāi)口向內(nèi)設(shè)有對(duì)稱(chēng)分布的垂直滑軌，垂直滑軌分為連接滑軌和脫離滑軌，且連接滑軌和脫離滑軌之間通過(guò)一斜滑軌相連，三條滑軌形成U型回路，組成U型回路的滑軌的最小內(nèi)徑略大于彈簧卡扣的最大外徑；斜滑軌與脫離滑軌連接處設(shè)有滑軌卡槽，滑軌卡槽用于單孔連線插座與單針連線插頭連接后穩(wěn)住彈簧卡扣，使整個(gè)裝置在推進(jìn)和測(cè)量過(guò)程中不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，有利于穩(wěn)定性和精確性；在單孔連線插座的外表面設(shè)有環(huán)形鎖緊凹槽，在單針連線插頭的下端部設(shè)有與環(huán)形鎖緊凹槽相鍥合的鎖緊套環(huán)；

(四)所述的液壓加載系統(tǒng)用來(lái)控制液壓油進(jìn)出實(shí)現(xiàn)加載的；

(五)所述的控制系統(tǒng)，一是控制旋轉(zhuǎn)角度定位裝置的驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行精確旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，并顯示復(fù)測(cè)校準(zhǔn)設(shè)備的視頻采集顯示單元復(fù)測(cè)的旋轉(zhuǎn)角度；二是控制觸探加載系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工程鉆孔內(nèi)巖體進(jìn)行加載測(cè)試，獲得不同巖性、不同鉆孔深度巖體的荷載一位移曲線及數(shù)據(jù)；三是控制推進(jìn)支撐系統(tǒng)將觸探加載系統(tǒng)與多點(diǎn)測(cè)試旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)準(zhǔn)確送入到鉆孔中，實(shí)現(xiàn)不同鉆孔深度巖體的加載測(cè)試；四是控制液壓加載系統(tǒng)對(duì)所有油路進(jìn)行充油和回油，實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置對(duì)鉆孔內(nèi)巖體的測(cè)試。