[發明專利]基于穩定回流量的圍巖切向應力液壓枕觀測裝置及方法

有效

• 申請號: 201910204310.8
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN109916728B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 劉元坤;鄔愛清;艾凱;黃書嶺;李強;朱杰兵;尹健民;吳相超;郭喜峰;汪洋;周春華;李永松;李玫;李玉婕;韓曉玉;徐春敏;張新輝;付平;周朝
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01L19/00
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

本發明提供一種基于穩定回流量的圍巖切向應力液壓枕觀測裝置及方法，所述應力觀測裝置包括液壓枕應力計、壓力轉換器、高壓油泵、壓力檢測裝置，所述液壓枕應力計用于安裝在預先制作好的巖體巖縫內，所述液壓枕應力計與高壓油泵相連，所述液壓枕應力計與所述高壓油泵之間的高壓管路上設有壓力轉換器；所述高壓油泵用于對液壓枕應力計進行預壓，還用于向壓力轉換器施加壓力，使壓力轉換器在壓力作用下產生推動壓力轉換器中的壓力活塞移動，通過所述壓力檢測裝置測定在一定壓力作用下壓力轉換器的穩定回流確定壓力值，通過觀測不同時期的壓力值即可確定該巖體部位的圍巖切向應力變化值。該圍巖切向應力觀測方法操作簡單，且不受巖體參數的影響。

技術領域

本發明涉及巖石力學試驗技術領域，具體是一種基于穩定回流量的圍巖切向應力液壓枕觀測裝置及方法。

背景技術

應力測試方法因測試基本原理不同以及不同需求，各有所長趨勢。現實中，產生地應力的原因是十分復雜的，要弄清楚所有因素尚有困難。但就巖體工程建設本身而言，工程巖體中地應力的主要來源是巖體自重和各種地質構造運動，而實測地應力的工作具有直接、重要的意義。隨著測試技術、測試理論及現代科技的進步，世界上地應力測定方法和技術已有上百種。根據不同的劃分標準大致可分兩大類，從測量內容上可分為絕對值測量和相對值測量，而依據絕對值測量基本原理又可分為直接測量法和間接測量法。

應力觀測主要是測定不同時期巖體的應力狀態，屬于應力相對值測量。而傳統的相對應力測量方法都屬于應力間接測量方法，都要求巖體的彈性力學參數等參與計算。特別是洞室開挖過程中，巖體的彈性力學參數隨開挖進度而有所變化，因此，觀測的應力變化值誤差隨巖體的彈性力學參數取值誤差有相當大的影響；巖體彈性力學參數取值不準確，從而導致應力觀測值的不準確。

發明內容

本發明的內容是一種基于穩定回流量的圍巖切向應力液壓枕觀測裝置及方法，屬于應力觀測的一種直接測量法，解決的是圍巖切向應力觀測過程中不受巖體參數影響的關鍵技術問題。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種基于穩定回流量的圍巖切向應力液壓枕觀測裝置，包括液壓枕應力計、壓力轉換器、高壓油泵、壓力檢測裝置，所述液壓枕應力計用于安裝在預先制作好的巖體巖縫內，所述液壓枕應力計與高壓油泵相連，所述液壓枕應力計與所述高壓油泵之間的高壓管路上設有壓力轉換器；所述高壓油泵用于對液壓枕應力計進行預壓，還用于向壓力轉換器施加壓力，使壓力轉換器在壓力作用下產生推動壓力轉換器中的壓力活塞移動，通過所述壓力檢測裝置測定在一定壓力作用下壓力轉換器的穩定回流確定壓力值。

進一步的，所述壓力轉換器包括箱體及設于箱體中的壓力活塞、回流管、定位軸，定位軸豎直設于箱體的內部底壁上，回流管從箱體的內部底壁穿入后與定位軸平行設置，壓力活塞滑動設于定位軸和回流管的上部；所述箱體位于壓力活塞的上部空間設有與液壓枕應力計連通的液壓枕應力計連通管，所述箱體位于壓力活塞的下部空間設有與高壓油泵連通的壓力轉換器加壓管，回流管通過高壓油管與高壓油泵連接。

進一步的，所述回流管為頂部密封內部中空的管狀結構，其上部設有與內腔連通的通孔，壓力活塞在沿著回流管、定位軸向上移動時會經過通孔。

進一步的，所述通孔孔徑截面面積和與回流管截面面積相等。

進一步的，所述壓力轉換器還包括設于壓力活塞的頂部與箱體的內壁頂部之間的彈簧。

進一步的，所述壓力轉換器還包括彈簧軸芯，彈簧軸芯的頂部與箱體的內壁頂部固定，彈簧套設在彈簧軸芯外圍。

進一步的，所述加壓管與高壓油泵之間的高壓管路上設置所述壓力檢測裝置。

進一步的，所述壓力檢測裝置為壓力傳感器或壓力表，所述壓力傳感器與數據采集儀相連。