[發明專利]預鉆式原位巖體組合式測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201811035992.6
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109187226B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 鐘自成;張幼振;邵俊杰;陳盼;張寧;李旺年
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/12;G01D21/02
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 李振文

1.一種預鉆式原位巖體組合式測量裝置，其特征在于包括輔助裝置、剪切測量裝置、壓縮測量裝置和轉接頭，所述剪切測量裝置下放到孔底對原位巖體的變形模量和抗剪強度進行測量，所述壓縮測量裝置下放到孔底對原位巖體的抗壓強度進行測量，所述輔助裝置通過輸油管為剪切測量裝置和壓縮測量裝置提供動力源，并將剪切測量裝置和壓縮測量裝置所獲取的測量數據進行分析處理，所述轉接頭的一端將剪切測量裝置和壓縮測量裝置連接起來，另外一端連接到鉆機上的鉆桿；

所述剪切測量裝置包括位移加載裝置、6片彈性剪切片和下頂，所述6片彈性剪切片為圓筒，所述下頂設置于圓筒的下端，所述位移加載裝置設置于圓筒內，所述位移加載裝置包括油缸缸體端蓋、1組復位碟簧、油缸缸體、油缸活塞、中間連桿、下位移盤、6個下位移盤固定塊、6個連桿、6個彈性剪切片固定塊、6個孔隙水壓力傳感器、12個應力應變傳感器和1個位移傳感器，其中，所述油缸缸體端蓋與油缸缸體連接，所述油缸活塞可滑動的設置于油缸缸體內，所述1組復位碟簧套設安裝于油缸缸體以用于油缸活塞的向上復位，所述中間連桿的兩端分別連接至油缸活塞和下位移盤，所述轉接頭有一連接至輸油管的油路通道以與油缸缸體共同形成一個腔體，所述6個彈性剪切片固定塊一端固定安裝于6片彈性剪切片內側，另外一端鉸接于6個連桿的下部，所述6個連桿的上部分別鉸接于6個下位移盤固定塊，所述6個下位移盤固定塊安裝于所述下位移盤，所述6個孔隙水壓力傳感器分別安裝于6片彈性剪切片固定塊上以用于測定各彈性剪切片切入原位巖體時的壓力，所述12個應力應變傳感器分別安裝于6片彈性剪切片以用于測定各彈性剪切片上的應力應變，所述1個位移傳感器安裝于位移加載裝置的下位移盤上以測定各彈性剪切片切入巖體時的位移和各彈性剪切片對巖體的剪位移。

2.如權利要求1所述的預鉆式原位巖體組合式測量裝置，其特征在于：一下緊箍套設安裝于6片彈性剪切片外緣的下部，且與各彈性剪切片下部固定，一上緊箍套設安裝于6片彈性剪切片外緣的上部，且與各彈性剪切片上部固定，所述下頂配合固定6片彈性剪切片和下緊箍，所述位移加載裝置配合固定安裝6片彈性剪切片和上緊箍。

3.如權利要求1所述的預鉆式原位巖體組合式測量裝置，其特征在于：2個剪切測量裝置密封圈分別套設安裝于油缸缸體端蓋和油缸活塞來密封腔體，所述油缸缸體端蓋和油缸活塞上分別設有容置剪切測量裝置密封圈的密封槽。

4.如權利要求1所述的預鉆式原位巖體組合式測量裝置，其特征在于：所述壓縮測量裝置包括上限位墊環、4片壓縮測量片、中空油缸活塞、中空油缸缸體、下限位墊環、中空油缸缸體端蓋和內連接套，其中，所述上限位墊環套設安裝于內連接套的上端外緣，所述中空油缸活塞連接于內連接套的下端，所述4片壓縮測量片兩兩套設，然后其中一對套設安裝于內連接套外，另外一對套設安裝于中空油缸缸體外側底端，所述中空油缸活塞套設于轉接頭外，且下端伸入中空油缸缸體內，所述下限位墊環套設于轉接頭上且置于中空油缸缸體的底端。

5.如權利要求1所述的預鉆式原位巖體組合式測量裝置，其特征在于：所述輔助裝置包括數據線、控制裝置、數據分析裝置、油泵、油箱、調節閥、流量計和輸油管，所述油泵一端與油箱連接，另外一端與轉接頭連接，通過輸油管將油箱中的液壓油輸出或回收液壓油到油箱，所述調節閥和流量計對輸油管中的流速和流量進行調節，所述壓縮測量裝置切入巖體，所述剪切測量裝置切入巖體，然后，所述壓縮測量裝置對剪切測量裝置有豎直向上的拉力，測得一系列數據提供給數據分析裝置來得出巖體的抗剪強度、變形模量和抗壓強度。

6.一種如權利要求1-5中任一所述的預鉆式原位巖體組合式測量裝置的測量方法，其特征在于包含如下方法：

方法一：進行抗剪強度和變形模量參數測量，首先，下放剪切測量裝置到孔底；其次，切入到巖體中，然后，通過鉆機對剪切測量裝置施加起拔力，剪切巖體后處理數據來得出巖體的抗剪強度和變形模量；

方法二：進行多參數測量，首先，將剪切測量裝置和壓縮測量裝置組合下放到孔底；其次，一路液壓油使得剪切測量裝置切入到巖體中，另外一路油使得壓縮測量裝置切入到巖體中，最后，通過數據分析裝置處理傳感器傳輸入的數據來得出抗剪強度、變形模量以及抗壓強度的多個巖體工程參數。