[發明專利]一種球形包體真三維原巖應力解除法測量裝置及測量方法

在審

• 申請號: 201910307250.2
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN109946008A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 張向陽;林奇斌;曹平;曹日紅;周罕;王飛;雍偉勛;董濤;楊恩;劉智振;李骕;姜德生;鄧慧娟;趙慶雄;王樂東
• 申請（專利權）人: 中南大學;中國有色金屬工業昆明勘察設計研究院有限公司;云南犀鳥科技有限公司
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01L1/22;G01N3/08;G01N3/06
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 郭普堂

本發明公開了一種球形包體真三維原巖應力解除法測量裝置及測量方法，包括應變球、與應變球連接的推進器，所述應變球呈圓球狀，應變球的外周壁設有若干應變片、若干出膠小孔，所述推進器包括活塞、殼體、排膠定向孔，殼體內設有空腔，活塞一端與空腔滑動配合，另一端與安裝桿連接，所述排膠定向孔設置在殼體上，排膠定向孔將空腔與導膠通道連通，所述空腔內注有粘接劑。采用剛性設計和應力片真三維布置，實現復雜應力環境下和巖體非均質性的真三維原巖應力測試，完善了真三維地應力測量技術，為原巖應力測量領域提供新的思路和大數據分析運算提供真實原巖應力場。

技術領域

本發明屬于巖體力學中的原巖應力測量技術領域，運用于地下礦山、地下電站、壩體、隧道和大斷面的地下工程的原巖應力測量工程，具體地說，涉及一種球形包體真三維原巖應力解除法測量裝置及測量方法。

背景技術

隨著科學技術的進步和機械化設備的使用，地下工程建設、壩體、隧道和邊坡開挖速度比以往明顯增加，但在原巖應力測量方面的技術遠遠跟不上，原巖應力是引發地下工程和壩體破壞的本質作用力，且受測量條件和昂貴的測試費用，導致許多工程基本以鉛垂應力和側壓系數換算而得。傳統的空心包體三軸原巖應力測量裝置采用的是圓柱形設計，以互為120度的夾角布置的3組應力花，共12個應力片組成，從設計上來看，難以達到真三維的測定，且從三維受力的情況分析來看，部分應變片受力的不垂直使得測定同方位的應力片出現拉伸和壓縮現象，導致測量數據的準確性下降。水壓致裂法受試驗環境和時間影響，難以發揮其測量工作，同時受巖體的非均質性也難以達到真三維測量工作。

近年來，由于大數據中心和云計算平臺的建立，真三維原巖應力場的測量數據對計算起著重大作用，但現有的測量方法和技術尚沒有哪一種可實現真三維的測試。

有鑒于此特提出本發明。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種球形包體真三維原巖應力解除法測量裝置及測量方法，采用剛性設計和應力片真三維布置，實現復雜應力環境下和巖體非均質性的真三維原巖應力測試，完善了真三維地應力測量技術，為原巖應力測量領域提供新的思路和大數據分析運算提供真實原巖應力場。

為解決上述技術問題，本發明采用技術方案的基本構思是：

一種球形包體真三維原巖應力解除法測量裝置，包括應變球、與應變球連接的推進器，所述應變球呈圓球狀，應變球的外周壁設有若干應變片、若干出膠小孔，應變片通過數據線與接收器電連接，所述應變球通過球體連接桿與推進器連接，球體連接桿與應變球垂直連接，所述球體連接桿設有布線通道、軸向貫穿的導膠通道、將布線通道與外界連通的出線口，數據線從應變球內部穿過布線通道由出線口穿出，導膠通道與出膠小孔連接，所述推進器包括活塞、殼體、排膠定向孔，殼體內設有空腔，活塞一端與空腔滑動配合，另一端與安裝桿連接，所述排膠定向孔設置在殼體上，排膠定向孔將空腔與導膠通道連通，所述空腔內注有粘接劑。

進一步地，所述應變球的直徑為36mm，球體的直徑為34mm，球體外表面涂覆有一層1mm厚的防腐防水層，所述推進器呈圓柱狀或類圓柱狀，其直徑或圓周向外徑小于等于36mm。

進一步地，所述球體為鈦鋁合金球體，所述防腐防水層為環氧樹脂層。

進一步地，所述應變片為溫度自補償應變片，所述應變片為21片，其中，球體赤道平面設有7個，與球體連接桿沿360°均布；球體的南北緯60°平面各設置6個，各應變片之間互成60°；球體的南北極點各設置一個應變片。

進一步地，所述出膠小孔為兩個，且對稱布置在應變球垂線的兩側，所述粘接劑為環氧樹脂。

進一步地，所述球體連接桿與推進器卡接，球體連接桿遠離應變球的一端設有固定卡，推進器設有連接器，連接器與殼體靠近應變球的端頭連接，連接器上設有與固定卡配合的連接銷。