[發明專利]軟弱圍巖松動圈測試系統與方法

有效

• 申請號: 202110439370.5
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113138232B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 彭康;羅坤;李夕兵;陳玉民;朱萬成;周子龍;趙國彥;李地元;董隴軍
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 謝浪

1.軟弱圍巖松動圈測試系統，其特征在于，包括：

彈性囊體(1)，置于軟弱圍巖的測試鉆孔內，所述彈性囊體(1)的外壁上設有超聲發射探頭(2)和超聲接收探頭(3)；

流體填充裝置，用于向所述彈性囊體(1)內充入流體，以迫使所述彈性囊體(1)徑向膨脹，將所述超聲發射探頭(2)和超聲接收探頭(3)貼緊在所述測試鉆孔的孔壁上；

所述彈性囊體(1)內的流體被排出后，所述彈性囊體(1)徑向收縮，帶動所述超聲發射探頭(2)和超聲接收探頭(3)脫離所述測試鉆孔的孔壁；

所述流體填充裝置包括充填管(5)、充填泵(6)和壓力表(7)，所述充填管(5)的一端與所述彈性囊體(1)的流體充填口密封連接，另一端與流體源（13）連通，所述充填泵(6)和壓力表(7)均設置在所述充填管(5)上；

所述測試系統還包括將所述彈性囊體(1)送至所述測試鉆孔內設定位置的伸入桿(8)；

所述充填管(5)的前端與所述伸入桿(8)連接，所述伸入桿(8)的前端通過充填頭(9)與所述彈性囊體(1)的流體充填口連通，所述伸入桿(8)內設有連通所述充填管(5)和充填頭(9)的充填流道；

所述充填頭(9)上環繞所述流體充填口均勻分布有若干高壓脈動風口(10)，若干所述高壓脈動風口(10)通過輸風管與壓縮空氣機(11)和脈動錘(12)連接，彈性囊體（1）與高壓脈動風口（10）無縫連接，其接口位于高壓脈動風口內側；

所述彈性囊體(1)收容在所述充填頭(9)中，且在所述充填泵(6)提供的充填壓力作用下能夠沖出至所述充填頭(9)外。

2.根據權利要求1所述的軟弱圍巖松動圈測試系統，其特征在于：所述伸入桿(8)采用伸縮桿。

3.根據權利要求1所述的軟弱圍巖松動圈測試系統，其特征在于：所述充填頭(9)呈前端小尾端大的圓臺形。

4.根據權利要求1所述的軟弱圍巖松動圈測試系統，其特征在于：所述流體為液態水。

5.軟弱圍巖松動圈測試方法，使用權利要求1-4任一項所述的軟弱圍巖松動圈測試系統進行測試，其特征在于，包括如下步驟：

S1:首先將充填頭（9）連同彈性囊體（1）送至測試鉆孔指定位置，然后通過壓縮空氣機（11）對空氣進行壓縮，將強風流鼓入測試鉆孔，以沖刷鉆孔，吹出孔內碎屑；

S2:啟動流體填充裝置，向彈性囊體(1)內充入流體，首先使彈性囊體（1）在充填泵(6)提供的充填壓力作用下沖出至所述充填頭(9)外，并使超聲發射探頭(2)和超聲接收探頭(3)送入軟弱圍巖測試鉆孔指定位置，接著迫使彈性囊體(1)徑向膨脹，以自適應測試鉆孔的變形，使得彈性囊體(1)上的超聲發射探頭(2)和超聲接收探頭(3)緊貼測試鉆孔的孔壁；

S3: 超聲接收探頭(3)接收超聲發射探頭(2)發射的信號并將信號傳輸給孔外儀器(4)，以測試該測試鉆孔深度處的超聲波波速，當完成一個測孔深度位置超聲波波速測試后，將所述彈性囊體(1)內的流體排出，使超聲發射探頭(2)和超聲接收探頭(3)脫離測試鉆孔的孔壁；

S4:移動彈性囊體(1)，帶動超聲發射探頭(2)和超聲接收探頭(3)同步移動至軟弱圍巖測試鉆孔另一指定位置并重復前一個指定位置的操作步驟，直至實現不同鉆孔深度的超聲波波速測試；

S5:依據測試得到的超聲波波速陡增點，判斷軟弱圍巖松動圈范圍。