[发明专利]一种可回收的地应力测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及现场测试地应力的方法及测量装置，尤其是通过现场岩体套孔应力解除法求地应力的测量试验，属于岩体力学和工程技术领域。

背景技术

随着目前在水利水电、矿山、交通等领域需要修建的深部地下工程日趋增多。开挖地质条件恶化、地应力增大、破碎岩体增多、水头压力和涌水量加大、地温升高等因素对深部地下工程造成显著影响，为研究深部地下工程岩体的力学性质，尤其是高应力条件下工程岩体的应力参数，较为直接、经济的途径是进行现场岩体应力测量，而套孔应力解除法又是最为常见的岩体应力测量方法之一。

目前传统的套孔应力解除法从整体上来看，套孔应力解除法不仅具有使用方便、成本低等优点，同时还能够对单孔三维应力进行测量，然而在实际测量中，微裂隙及岩体晶粒对套孔应力解除法影响较大，从而导致应变计读数的漂移量过高。且该方法中所涉及的防潮及粘贴技术十分复杂，特别是当在有水钻孔中进行测量时，其困难系数将剧增。

而空心包体应变法能有效的避免微裂隙、岩体晶体和水对获取准确测量结果的影响，但空心包体应变计的环氧树脂空心包体传感器的制作是一项十分细致的工作，对树脂、固化剂材料的配比要求十分严格，尤其对实验温度的控制要求苛刻。若树脂、固化剂配比掌握不合适，制成的传感器性能就不稳定，温度控制的不合适也可能导致制作过程的失败。

鉴于现有岩体测量方法和装置所存在的问题，如传统套孔应力解除法中应变花直接贴在孔壁岩体上使得应变花与孔壁的接触面小，很难保证胶结质量；而空心包体应变计的环氧树脂空心包体传感器的制作要求苛刻，不易操作等问题，提出一种基于套孔应力解除法，采用间接应变测量，能方便准确的测得岩体地应力，适应高温、有水等恶劣测量环境，且可回收的地应力测量装置。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种可回收的地应力测量装置，其使用方便，能够适应高温、有水等恶劣测量环境，能回收再利用，准确地获取现场地应力数据，为深部地下工程的稳定性评估和灾害防控提供准确的应力演化数据。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种可回收的地应力测量装置，包括导向杆，接头保护套、基体钢管、辅助腔、测试腔、圆形金属垫片、导向头、弹性膜、应变花、注液管、注气管、金属固定套、读数导线、快速接头、紧固螺母、液体加压装置、气体加压装置、差压调节阀、数据采集装置、三通控制阀、注液软管、注气软管、辅助腔聚氨酯管和测试腔聚氨酯管所组成，所述测试腔聚氨酯管套在基体钢管的中部，与基体钢管形成测试腔，所述辅助腔聚氨酯管位于测试腔聚氨酯管的两端，套在基体钢管上，并与基体钢管形成辅助腔，辅助腔两端设有金属圆形垫片，所述金属圆形垫片两侧安装有紧固螺母，从而使得测试腔聚氨酯管和辅助腔聚氨酯管固定在基体钢管上，所述弹性膜通过两端的金属固定套固定在辅助腔聚氨酯管和测试腔聚氨酯管上，其内部设有应变花，所述基体钢管的右侧连接有导向头，左侧连接有接头保护套，所述测试腔聚氨酯管中部对应的基体钢管上设有注液孔，所述辅助腔中部对应的基体钢管上设有注气孔，所述基体钢管内部设有注液管、注气管和读数导线，所述注液管通过注液孔与测试腔相连通，所述注气管通过注气孔与辅助腔相连通，所述注液管、注气管和读数导线从基体钢管左侧伸出，所述注液管和注气管均在接头保护套内通过快速接头与注液软管和注气软管相连，所述导向杆可卡扣接头保护套的左侧，所述注液软管通过导向杆内部与外部液体加压装置相连接，所述注气软管通过导向杆内部与外部气体加压装置相连接，所述注液软管和注气软管在外部通过三通控制阀与差压调节阀相连接，所述读数导线一端通过位于基体钢管上的读数导线钻孔和圆形金属垫片上的垫片钻孔与弹性膜上的应变花相连，所述读数导线另一端与数据采集装置相连接。

本发明一种可回收的地应力测量装置，其中，所述基体钢管为不锈钢材质，空心结构。

本发明一种可回收的地应力测量装置，其中，所述弹性膜为环氧树脂材质。

本发明一种可回收的地应力测量装置，其中，所述导向杆为空心结构。

本发明一种可回收的地应力测量装置，其中，所述接头保护套为空心结构。

本发明一种可回收的地应力测量装置，其中，所述读数导线钻孔位于紧固螺母和接头保护套之间的基体钢管上。

本发明一种可回收的地应力测量装置，其中，所述快速接头为一种达到设定压力会自动断开的接头。