[实用新型]一种地应力测试二次定角度取芯装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种地应力测试二次定角度取芯装置，其适用于实验室钻取多个特殊方向的岩芯，进而可以在实验室利用RMT压力机和声发射测试系统测试岩石在空间中各方向的地应力。

背景技术：

岩体地应力也称为岩体初始应力、绝对应力或原岩应力，在工程界又称原地应力，是在天然状态下，存在于地层岩体内部中未受工程扰动的天然应力。岩体地应力是三维应力状态，一般为压应力。地应力是引起井下巷道开挖工程变形和破坏的根本作用力，是确定巷道围岩力学属性，进行围岩稳定性分析，实现巷道轴线方向选择、巷道断面形状、支撑设计或工程开挖设计和决策科学化的必要前提。地应力测试的目的在于了解岩体中存在的应力大小和方向，从而为分析岩体工程的受力状态以及为支护及岩体加固提高依据。因此，探讨地应力对巷道施工及运营可能带来的工程地质问题具有重要的理论意义和现实意义。

自上世纪80年代以来，针对地应力测试有水压致裂法、应力（应变）解除法等方法。但是这些方法都是在现场完成的，工作量大，工艺复杂，在一定程度上限制了在地应力测量中的使用。声发射测量地应力是一种操作简便、成本低、速度快、现场作业量少的方法，在地应力测量中得到广泛应用。针对目前国内的实验室声发射地应力测量受到设备和技术水平的限制，往往不能准确的获得岩体的三维应力状态。主要是由于无法在现有的岩芯钻机基础上，获得一些特殊角度的岩芯，进而不能计算相应的主应力大小和方向，无法准确的还原岩体的三维应力状态。

实用新型内容：

本实用新型提出了一种地应力测试二次定角度取芯装置，是为了解决国内现有的岩芯钻机只能钻取圆柱体岩样的3个方向的岩芯的弊端，即X、Y、Z方向（事先假定圆柱体轴向为Y方向，垂直圆柱体轴向方向断面的两个方向分别为X和Z方向）。

本实用新型包括岩样放置套筒、槽孔、支撑架、装置底座、岩样固定装置；所述岩样放置套筒通过焊接方式放置在支撑架上，所述支撑架与装置底座通过焊接在一起成45°，所述槽孔处于岩样放置套筒内侧，为了让钻头取出岩芯时避免钻头接触到岩样放置套筒，所述岩样固定装置可以通过拧紧一侧的螺母和螺杆夹紧岩样，并通过一侧的铰接销轴与岩样放置套筒焊接在一起。

本实用新型具有的优点和积极效果是：利用该新型的结构特点，可以钻取XY、YZ、XZ三个特殊方向的岩芯，可以获得对应方向的应力，进而获得准确的岩体三维应力状态。

附图说明：

图1为现有的岩芯钻取装置图；

图2(a)为本实用新型下的YZ方向岩芯钻取装置图；

图2(b)为本实用新型下的XY方向岩芯钻取装置图；

图2(c)为本实用新型下的XZ方向岩芯钻取装置图；

图3为本实用新型的主视图；

图4为本实用新型的侧视图；

图5为本实用新型部分装置图。

图中：1-岩芯钻机钻头；2-水平夹持装置；3-夹持垫板；4-螺母；5-螺杆；6-岩样放置套筒；7-支撑架；8-岩样固定装置；9-铰接销轴；10-装置底座；11-槽孔；12-岩样。

具体实施方式：

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型是一种岩芯二次定角度装置，可以辅助现有岩芯钻机钻取3个特殊方向的岩芯，分别是YZ、XY、XZ方向岩芯。而现有的岩芯钻机只能钻取X、Y、Z三个方向，下面具体的介绍钻取三个特殊方向岩芯的过程。

首先将岩样12放置在本实用新型的岩样放置套筒6内，并利用岩样固定装置8拧紧螺母4固定岩样，接着将本实用新型装置放置在水平夹持装置2之间，岩芯钻机钻头1在本实用新型上方呈垂直状态，用于钻取岩芯。通过旋转岩样12在岩样放置套筒6内的位置，钻取不同方向岩芯：

在附图2（a）中，将事先假定的岩样12的X方向水平放置在岩样放置套筒6上，钻机钻头1垂直下钻，套取出YZ方向的岩样；

在附图2（b）中，将事先假定的岩样12的X方向垂直放置在岩样放置套筒6上，钻机钻头1垂直下钻，套取出XY方向的岩样；

在附图2（c）中，将事先假定的岩样12的X方向斜成45°放置在岩样放置套筒6上，钻机钻头1垂直下钻，套取出XZ方向的岩样。

从而取出三个特殊方向的岩样，结合现有钻机钻出的X、Y、Z三个方向岩样，利用声发射测试系统和RMT压力机测试岩样相应方向的主应力大小，从而获得岩体准确的三维应力状态。