[發明專利]水壓致裂法地應力測試的鉆孔內定向裝置

有效

• 申請號: 201810587989.9
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN109025980B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 劉博;劉奇;羅超文
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/02;E21B43/26
• 代理公司: 武漢維創品智專利代理事務所(特殊普通合伙) 42239
• 代理人: 余麗霞

本發明公開了一種水壓致裂法地應力測試的鉆孔內定向裝置，包含頂座及外套筒，頂座上端與封隔器下端通過螺紋連接，頂座下端與外套筒上端通過螺紋連接，在頂座下端還連接有內支架及壓力開關，內支架及壓力開關位于外套筒內部，在外套筒內部還設有電池組、紫外燈以及封裝有液體UV膠的地質羅盤，地質羅盤固定在內支架下端，電池組及紫外燈通過中隔板固定在內支架中部，且紫外燈與地質羅盤的表盤正對，壓力開關與頂座內設的壓力孔連通，壓力孔與封隔器內腔連通，電池組通過第一導線束與壓力開關輸入觸點連接，紫外燈通過第二導線束與壓力開關輸出觸點連接。本新型的鉆孔內定向裝置可以抵抗任何振動干擾對羅盤指針的松動和偏轉造成的測量誤差。

技術領域

本發明涉及巖體原位測試試驗技術領域，具體涉及一種水壓致裂法地應力測試的鉆孔內定向裝置。

背景技術

水壓致裂法地應力測試的主應力方向采用印模法獲得，其基本工作原理是：利用封隔器外層的瀝青質膠體印取鉆孔巖體破裂裂縫，并利用設備底部的定向裝置同步獲取方位數據，然后確定出巖體破裂裂縫的具體方位。目前用于水壓致裂法測試的定向裝置主要采用鉆孔測斜儀、鉆孔照相技術以及帶鎖止功能的地質羅盤等幾種技術方案。

其中，采用鉆孔測斜儀、鉆孔照相技術的方案，由于需要在鉆孔定向儀中布置傳感器或攝像頭、采集存儲電路、電源等，設備結構復雜、密封要求高、造價昂貴，導致其實際使用范圍受到限制。

其中，帶鎖止功能的地質羅盤方案，其基本原理是：通過布置壓力傳動機構，當印模器中的壓力達到預設壓力值時，傳動機構的壓桿下壓觸發地質羅盤的鎖止按鈕，進而地質羅盤內的剛性彈片壓緊羅盤指針使其無法轉動而實現鎖止。帶鎖止功能的地質羅盤方案具有無需記錄時間數據、測試不受時長和孔深限制、成本低、現場使用方便等優點。

但帶鎖止功能的地質羅盤方案，由于其定向裝置采用剛性彈片壓緊羅盤指針的方式實現鎖止，剛性彈片與羅盤指針之間為面積很小的剛性平面接觸、且剛性彈片較細壓緊力不高，因此被鎖止后的地質羅盤指針，非常容易在搬運、拆卸、敲擊等振動下發生松動和偏轉，導致較大的定位偏差甚至定位錯誤。而搬運、拆卸、敲擊等振動因素，都屬于利用現場鉆機進行水壓致裂法地應力測試過程中無法避免的客觀因素，導致帶鎖止功能的地質羅盤技術的定向精度和實際使用效果大打折扣。

發明內容

針對目前水壓致裂法地應力測試中的帶鎖止功能地質羅盤方案的缺陷，本發明提出了一種采用在地質羅盤內充液態UV膠，并在封隔器壓力達到預定值時觸發紫外燈照射，使地質羅盤指針與液態UV膠一起迅速固化為一個透明整體，實現地質羅盤指針鎖止的水壓致裂法地應力測試的鉆孔內定向裝置。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：一種水壓致裂法地應力測試的鉆孔內定向裝置，包含頂座及外套筒，所述頂座上端與封隔器下端通過螺紋連接，所述頂座下端與所述外套筒上端通過螺紋連接，在所述頂座下端還連接有內支架及壓力開關，所述內支架及壓力開關均位于所述外套筒內部，在所述外套筒內部還設有電池組、紫外燈以及封裝有液體UV膠的地質羅盤，所述地質羅盤固定在所述內支架下端，所述電池組及紫外燈通過中隔板固定在所述內支架中部，且紫外燈與地質羅盤的表盤正對，所述壓力開關與所述頂座內設的壓力孔相連，所述壓力孔與所述封隔器內腔連通，所述電池組通過第一導線束與所述壓力開關輸入觸點連接，所述紫外燈通過第二導線束與所述壓力開關輸出觸點連接。

上述技術方案中，所述地質羅盤包含表盤、羅盤座及指針，所述羅盤座通過螺桿固定在所述內支架下端，所述表盤與所述羅盤座頂端密封連接，所述指針位于由所述羅盤座與表盤封裝而成的內腔中并與所述羅盤座的內底壁連接，在所述羅盤座與表盤封裝而成的內腔中還填充有液體UV膠，所述指針浸沒在所述液體UV膠中。

上述技術方案中，所述內支架上端通過第一螺釘與所述頂座下端固定連接，所述中隔板通過第二螺釘固定在所述內支架中部，所述紫外燈嵌設在所述中隔板中部并位于所述地質羅盤正上方，且所述紫外燈的照明端正對所述地質羅盤的表盤。