[发明专利]预钻式原位岩体组合式测量装置及测量方法

说明书

本发明提供了一种预钻式原位岩体组合式测量装置及测量方法，包括辅助装置、剪切测量装置、压缩测量装置、转接头，所述辅助装置为剪切测量装置和压缩测量装置提供动力源，并处理其获取的测量数据，所述剪切测量装置安装于压缩测量装置下端，所述转接头安装于剪切测量装置顶端，置于压缩测量装置内；由此，本发明不仅可以同时测得岩体的抗剪强度和变形模量，还可以测得岩体的抗压强度，另外通过液压油缸加载，可以对测量装置施加足够大的力，使得测量装置不仅适用于较软地层工程参数测量，也适用于硬质岩层工程参数测量，为矿山巷道工程领域，提供了一种安全可靠的测量装置和测量方法。

技术领域

本发明涉及岩土工程勘察的技术领域，尤其涉及一种预钻式矿山原位岩体组合式测量装置及测量方法。

背景技术

在岩土工程勘察领域，岩土的抗剪强度、变形模量以及抗压强度是评价岩土结构稳定性的重要参数。尤其在矿山巷道围岩控制与治理方面，随着矿山开采规模、开采深度不断增加，导致矿山开采条件不断恶化，矿井巷道的地质力学环境日趋复杂，地下工程灾害频发，巷道围岩稳定性控制变得尤为困难，因此，能够正确地、合理地评价矿山巷道围岩的稳定性可以有效预防地下工程灾害的发生。

目前，测定岩土的抗剪强度或变形模量可分为室内试验方法和原位试验方法。室内试验方法主要有直剪试验、单剪试验、环剪试验、三轴压缩试验等。室内试验虽然能够很好地控制排水条件、应力和应变的加载，但是所取试样在运输过程中不可避免地发生扰动影响，进而导致试样的物理特性参数发生变化，使得试验测量结果无法准确地表征岩土的原状态指标。

原位试验方法主要有静力触探试验、十字板剪切试验、旁压试验等。原位试验方法可以直接测量原位岩土的抗剪强度或变形模量，不需要钻孔取样，减小了对岩土的扰动。另外，在工程建设期间，原位试验可以随时进行，实时监测岩土的抗剪强度或变形模量。但是，现有的原位试验方法测试项目过于单一，无法同时获取岩土的抗剪强度和变形模量，使得岩土的原状态指标评价过于片面。如静力载荷试验应用于土体测试中，通过将测量数据带入经验公式中计算，进而得出土体的力学参数；十字板剪切试验只能测得软土的抗剪强度，无法描述岩土混合体力学性质；旁压试验只能测得压力与岩体体积变化的曲线，无法获取岩体的抗剪强度。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种预钻式原位岩体组合式测量装置及测量方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预钻式原位岩体组合式测量装置及测量方法，其结构小巧，操作简单，装卸方便，极大地提高了工作效率，采用液压油缸加载，可以对测量装置施加足够大的力，能够有效测量硬质岩层参数，通过剪切测量装置可以测得岩体的抗剪强度和变形模量，通过压缩测量装置可以测得岩体的抗压强度，为矿山巷道工程领域，提供了一种安全可靠的测量装置和测量方法。

为解决上述问题，本发明公开了一种预钻式原位岩体组合式测量装置，其特征在于包括辅助装置、剪切测量装置、压缩测量装置和转接头，所述剪切测量装置下放到孔底对原位岩体的变形模量和抗剪强度进行测量，所述压缩测量装置下放到孔底对原位岩体的抗压强度进行测量，所述辅助装置通过输油管为剪切测量装置和压缩测量装置提供动力源，并将剪切测量装置和压缩测量装置所获取的测量数据进行分析处理，所述转接头的一端将剪切测量装置和压缩测量装置连接起来，另外一端连接到钻机上的钻杆。

其中：所述剪切测量装置包括位移加载装置、6片弹性剪切片和下顶，所述6片弹性剪切片为圆筒，所述下顶设置于圆筒的下端，所述位移加载装置设置于圆筒内。

其中：一下紧箍套设安装于6片弹性剪切片外缘的下部，且与各弹性剪切片下部固定，一上紧箍套设安装于6片弹性剪切片外缘的上部，且与各弹性剪切片上部固定，所述下顶配合固定6片弹性剪切片和下紧箍，所述位移加载装置配合固定安装6片弹性剪切片和上紧箍。