[發明專利]一種巖石鉆孔孔徑變化的測量裝置及方法

在審

• 申請號: 202110100189.1
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112902883A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 姚強嶺;馬軍強;徐強;夏澤;李學華
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01B13/08
• 分類號: G01B13/08
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 張凱

1.一種巖石鉆孔孔徑變化測量裝置，其特征在于，包括液壓盒、錨爪、液壓油箱、單向液壓閥、液壓油管和量筒，所述液壓油箱和量筒分別通過液壓油管與液壓盒相連，液壓盒和量筒之間的液壓油管上設置有單向液壓閥，錨爪固定配置在液壓盒上；所述液壓盒包括盒體、左活塞、右活塞、左推桿、右推桿、左觸頭和右觸頭，盒體的兩側分別設置左活塞和右活塞，左活塞與左推桿相連，左推桿的端部設置有左觸頭，右活塞和右推桿相連，右推桿端部設置有右觸頭；所述液壓油箱設置有液壓油加載機構，所述液壓盒上設置有進油口和出油口，所述量筒密封并設置有連通管。

2.根據權利要求1所述的一種巖石鉆孔孔徑變化測量裝置，其特征在于，所述液壓油管包括進油管和出油管，液壓盒與液壓油箱之間設置進油管，液壓盒與量筒之間設置有出油管，所述進油管和出油管上都設置有閥門。

3.根據權利要求2所述的一種巖石鉆孔孔徑變化測量裝置，其特征在于，所述液壓油箱內裝有液壓油，所述液壓油加載機構的液壓油箱活塞加壓輸送液壓油，出油管上設置有壓力表。

4.根據權利要求2或3所述的一種巖石鉆孔孔徑變化測量裝置，其特征在于，所述出油管上設置有單向液壓閥，出油管上的閥門設置在出油管與量筒的連接端；所述單向液壓閥的開啟壓力大于液壓盒內液壓油的重力。

5.根據權利要求1所述的一種巖石鉆孔孔徑變化測量裝置，其特征在于，所述錨爪設置有多個，錨爪與液壓盒的盒體后端相連，錨爪由液壓盒向鉆孔側壁延伸。

6.根據權利要求1所述的一種巖石鉆孔孔徑變化測量裝置，其特征在于，所述左觸頭和右觸頭對稱設置，左觸頭和右觸頭均為弧面，左觸頭和右觸頭的弧面為1/4～1/2圓周。

7.一種巖石鉆孔孔徑變化的測量方法，利用權利要求1至6任一項所述的一種巖石鉆孔孔徑變化測量裝置，其特征在于，步驟包括；

S1.鉆孔施工完成后，將液壓盒伸入鉆孔中進入待測區域，錨爪貼合鉆孔孔壁；

S2.打開進油管上的閥門，關閉出油管上的閥門，液壓油加載機構向液壓盒內注入液壓油；

S3.液壓盒內持續注入液壓油并增壓，左活塞和右活塞驅動左推桿和右推桿運動，直至左觸頭和右觸頭貼緊鉆孔內壁；

S4.打開出油管上的閥門，繼續向液壓盒內注入液壓油，當液壓油流入量筒時關閉進油管上的閥門，并停止注入液壓油；

S5.保持液壓盒在鉆孔內的位置，當鉆孔孔徑收縮時，液壓盒的左觸頭和右觸頭受到擠壓，左推桿和右推桿推動左活塞和右活塞滑動；

S6.左活塞和右活塞滑動液壓盒內的液壓油的油壓增大，單向液壓閥受壓開啟，液壓油流入量筒內；

S7.記錄量筒內液壓油的體積變化量，計算鉆孔的截面收縮率和鉆孔的孔徑變化量。

8.根據權利要求7所述的一種巖石鉆孔孔徑變化的測量方法，其特征在于，所述鉆孔的截面收縮率η的計算：

η＝ΔS/S₀＝ΔV/l＝(V_n-V_n-1)/l

所述鉆孔的孔徑變化量Δd的計算：

其中，量筒內的液壓油初始體積為V₀，第n次記錄的量筒內的液壓油體積為V_n，量筒內的液壓油體積的變化量為ΔV＝V_n-V_n-1，左觸頭和右觸頭之間的長度為l，測量區域鉆孔截面的收縮面積為ΔS，鉆孔的初始截面積為S₀，π為圓周率。