[發明專利]用于雙孔法測隧道圍巖松動圈厚度的測試裝置及測試方法

在審

• 申請號: 202210799337.8
• 申請日: 2022-07-08
• 公開（公告）號: CN114964082A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 張新錦;燕波;趙捷;彭磊;寧波;劉競怡;王永維;夏雨;王文強
• 申請（專利權）人: 陜西鐵路工程職業技術學院
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 曾慶喜

本發明公開了用于雙孔法測隧道圍巖松動圈厚度的測試裝置，包括兩個結構相同的測試探桿，兩個測試探桿一端連接測試探頭，測試探頭外側包裹有柔性水囊，柔性水囊連接有注水管；還包括測試采集分析儀，測試采集分析儀通過數據傳輸線分別連接兩個測試探頭；測試時將裝置放入聲波測試孔，并及時涂抹耦合劑，通過測試采集分析儀控制向柔性水囊內注水，直至與待測孔緊密貼合，啟動測試采集分析儀進行測試，記錄待測孔每一深度下的波速，最后根據測孔內波速隨深度變化曲線確定圍巖松動圈厚度；本發明還公開了雙孔法測隧道圍巖松動圈厚度的測試方法；解決測孔中因水分流失造成測試失敗的問題，也解決了目前雙孔法測試中測試效率不高的問題。

技術領域

本發明屬于隧道工程測試技術領域，涉及用于雙孔法測隧道圍巖松動圈厚度的測試裝置。

本發明還涉及雙孔法測隧道圍巖松動圈厚度的測試方法。

背景技術

隧道修建的過程中，松動圈支護理論對保障隧道施工過程中的安全起到至關重要的作用。隧道圍巖松動圈是隧道進行開挖后，次生應力使得圍巖發生變形和破壞，并在隧道周邊一定深度范圍內形成的破裂帶，其主要力學特性表現為隧道圍巖內應力的降低，物理特性表現為隧道圍巖聲波速度降低。

目前，對于隧道工程中圍巖松動圈測試的方法主要有聲波法、多點位移計法、地震波法、地質雷達法及鉆孔攝像法等，其中聲波測試法是現有技術中測試隧道圍巖松動圈較為成熟的方法。聲波法測試原理為：利用超聲波在巖體中進行傳播，其波速會因巖體中裂隙的發育、密度的降低、聲阻抗的增大而降低；相反，如果巖體完整性較好、所受應力較大、密度也較大，則聲波在巖體中的傳播速度也較大。因此，對同一性質巖體而言，測得的聲波波速高則圍巖完整性好，波速較低說明圍巖存在裂縫，圍巖發生了破壞。根據聲波測試儀器測出距圍巖表面不同深度的巖體波速值，得到深度和波速曲線，然后再根據有關地質資料可推斷出被測試隧道圍巖的松動圈厚度。

采用聲波法測試隧道圍巖松動圈按測試方式不同可分為單孔測試法和雙孔測試法兩種。對于雙孔測試法中超聲波發射探頭和接收探頭不在同一個測孔中，發射探頭在其中一個測孔中的某一深度發射超聲波，接收探頭在另一測孔中的相同深度接受超聲波，從而確定聲波在隧道圍巖中的傳播速度。通過發射探頭和接收探頭的同步移動，可獲得隧道圍巖不同深度下的波速，通過波速曲線進行分析，進而確定隧道圍巖松動圈的厚度。然而，在現有雙孔法測試技術中，通過向測孔內進行注水以保證測試探頭與隧道圍巖間的耦合，由于測孔內的圍巖不可避免的會存在一定的裂隙，導致水分流失，難以時刻保證測孔內水分充滿，造成測試結果的不準確，導致測試失敗，整個測試過程也相對繁瑣，測試效率不高。

發明內容

本發明的目的是提供用于雙孔法測隧道圍巖松動圈厚度的測試裝置，解決測孔中因水分流失造成測試失敗的問題，也解決了目前雙孔法測試中測試效率不高的問題，測試過程能夠保證測試探頭與圍巖充分耦合，達到連續測試、測試效率高、測試結果準確的有益效果。

本發明的另一個目的是，提供雙孔法測隧道圍巖松動圈厚度的測試方法。

本發明所采用的技術方案是，用于雙孔法測隧道圍巖松動圈厚度的測試裝置，包括兩個結構相同的測試探桿，兩個所述測試探桿一端分別連接測試探頭，測試探頭外側包裹有柔性水囊，所述柔性水囊連接有注水管；

還包括測試采集分析儀，測試采集分析儀通過數據傳輸線分別連接兩個測試探頭；

測試時將裝置放入聲波測試孔，并及時涂抹耦合劑，通過測試采集分析儀控制向柔性水囊內注水，直至與待測孔緊密貼合，啟動測試采集分析儀進行測試，記錄待測孔每一深度下的波速，最后根據測孔內波速隨深度變化曲線確定圍巖松動圈厚度。

本發明的特點還在于：

其中測試探桿為自動伸縮式桿件，材質為薄壁鋼材，測試探桿在其垂直方向截面為圓形，測試探桿沿其軸向越靠近測試探頭截面直徑越小；探桿總長度可根據測試需求進行適當加長；