圍巖應(yīng)力擾動程度測試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種圍巖應(yīng)力擾動程度測試裝置。適用于地下工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]地下工程開挖以后圍巖會出現(xiàn)應(yīng)力重分布，應(yīng)力的重新分布將導(dǎo)致圍巖出現(xiàn)不可恢復(fù)損傷，這些損傷主要是由于內(nèi)部裂紋擴(kuò)展所引起的，因此會使圍巖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生永久性變化。這些變化所導(dǎo)致的圍巖力學(xué)和水力學(xué)特性變化可以被直接定量測試，如裂紋數(shù)量統(tǒng)計、聲波測試、聲發(fā)射監(jiān)測、滲透試驗等。
[0003]由于圍巖受應(yīng)力重分布影響的不同，在圍巖應(yīng)力擾動區(qū)內(nèi)也會出現(xiàn)不同的擾動程度，靠近邊墻的圍巖通常受擾動影響較大，出現(xiàn)明顯的破裂損傷；距離邊墻較遠(yuǎn)的圍巖，則受損較輕。由于應(yīng)力擾動程度的不同，上述的測試方法在推廣應(yīng)用于現(xiàn)場時，普遍存在一定的局限性，例如只有當(dāng)裂紋張開，才能出現(xiàn)波速降低現(xiàn)象，而應(yīng)力擾動較小的區(qū)域，裂紋的張開度普遍偏小甚至緊閉，并不會導(dǎo)致圍巖波速的變化。再比如說，利用水的滲透性變化測試時，由于巖石水理性質(zhì)的變化會導(dǎo)致二次測試時的不準(zhǔn)確，尤其是對于軟巖，這種影響更加明顯，甚至?xí)?dǎo)致無法完成后續(xù)的測試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:針對上述存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的圍巖應(yīng)力擾動程度測試裝置，以簡單、迅速、直接的評價圍巖的應(yīng)力擾動程度，不對圍巖狀態(tài)產(chǎn)生影響。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種圍巖應(yīng)力擾動程度測試裝置，其特征在于:包括置于圍巖鉆孔內(nèi)的封隔裝置和置于圍巖外的供氣裝置，所述封隔裝置包括兩個用于封堵圍巖鉆孔的封隔器，兩封隔器之間形成承壓段空腔，所述供氣裝置包括氮?dú)夤?，該氮?dú)夤藿?jīng)輸氣泵、輸氣管、流量傳感器、逆止閥連通多通轉(zhuǎn)換開關(guān)，并經(jīng)多通轉(zhuǎn)換開關(guān)分成三條支路，一條支路經(jīng)輸氣管連通承壓段空腔，另兩條支路經(jīng)輸氣管分別連通兩個封隔器，每條支路的輸氣管上均設(shè)有截止閥和卸壓閥；所述多通轉(zhuǎn)換開關(guān)上設(shè)有檢測各輸氣管內(nèi)氣壓的壓力傳感器，該壓力傳感器與壓力表和記錄儀電連接。
[0006]所述封隔器為充氣可膨脹的橡膠塞。
[0007]位于承壓段空腔內(nèi)的輸氣管上開有若干透氣孔。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明中氣體滲透性測試不會對圍巖狀態(tài)產(chǎn)生影響，可以反復(fù)進(jìn)行測試，而利用液體滲透性進(jìn)行測試，會改變圍巖的狀態(tài)，例如水會使圍巖飽和。由于應(yīng)力重分布造成損傷，導(dǎo)致圍巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，氣體滲透性測試相比于其它測試方法，會更加直接地表示出來。本發(fā)明巖壁受力范圍較廣(測試段長可達(dá)達(dá)Im或者更長)，從而避免了“點(diǎn)”應(yīng)力狀態(tài)的局限性和地質(zhì)條件不均勻的影響。本發(fā)明不需要圍巖力學(xué)參數(shù)參與計算，可避免由力學(xué)取值不準(zhǔn)確而引起的誤差。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]如圖1所示，本實(shí)施例為一種圍巖應(yīng)力擾動程度測試裝置，該裝置包括置于圍巖上鉆孔13內(nèi)的封隔裝置和置于圍巖外的供氣裝置。
[0011 ] 其中封隔裝置采用過雙封法，通過兩個封隔器12對鉆孔13進(jìn)行封隔，兩封隔器12之間形成承壓段空腔131，將測試段巖體封隔起來。本實(shí)施例中封隔器12采用充氣可膨脹的橡膠塞，在橡膠塞充氣加壓膨脹后封堵鉆孔13。
[0012]供氣裝置包括氮?dú)夤?，本例為便于氣泵啟動和用電安全，配置了多通轉(zhuǎn)換開關(guān)
6。氮?dú)夤轎通過輸氣泵2、輸氣管4、流量傳感器3、逆止閥5連通多通轉(zhuǎn)換開關(guān)6，并經(jīng)多通轉(zhuǎn)換開關(guān)6分成三條支路，一條支路經(jīng)輸氣管4、截止閥10、卸壓閥11連通承壓段空腔131，并在位于承壓段空腔內(nèi)的輸氣管4上開有若干透氣孔4 一 I，另兩條支路經(jīng)輸氣管4、截止閥10、泄壓閥11分別連通作為封隔器的兩個橡膠塞。本例在多通轉(zhuǎn)換開關(guān)6上安裝有壓力傳感器7，該壓力傳感器檢測各輸氣管4的氣壓，壓力傳感器與壓力表8和記錄儀9電連接。
[0013]本實(shí)施例中供氣裝置的供壓壓力要求大約2倍上覆巖體自重，以克服地應(yīng)力的影響，使氣體溢出。本例中輸氣管4采用的鋼管端部采用外螺紋，接頭為內(nèi)螺紋，密封采用在鋼管外螺紋上纏繞生料帶，及鋼管端部加墊尼龍或鋼墊片，此種結(jié)構(gòu)的壓力鋼管最高測試壓力為3O?40MPa。
[0014]本實(shí)施例提出的氣體滲透性測試方法為氣體壓力衰減測試，通過在測試區(qū)域提供一個初始壓力，測試隨著氣體從周圍巖體滲出所導(dǎo)致的壓力衰減，具體方法如下:
[0015]在地下工程的邊墻進(jìn)行垂直鉆孔，鉆孔13深度為2倍地下洞室跨度(應(yīng)力擾動區(qū)深度不會超過2倍洞徑)，孔徑為90_，以便于作為封隔器12的橡膠塞安裝；
[0016]通過鉆桿將兩個可膨脹的橡膠塞放置到選定的測試段，加壓使其膨脹，形成承壓段空腔131 ；
[0017]開啟輸氣泵2對承壓段空腔131注氣加壓，鉆孔孔壁承受逐漸增強(qiáng)的氣壓作用，當(dāng)壓力達(dá)到臨界破裂壓力，孔壁沿阻力最小的方向出現(xiàn)破裂，并在垂直于橫截面上最小主應(yīng)力的平面內(nèi)延伸；
[0018]由于孔壁出現(xiàn)破裂，氣體滲出，導(dǎo)致氣體壓力值出現(xiàn)下降，記錄氣體輸入量和時間的關(guān)系；
[0019]在不同鉆孔深度處，放置封隔器12，進(jìn)行加壓測試，形成不同深度處氣體滲出速率匯總。將最深孔底處的測試結(jié)果作為基礎(chǔ)，與其余深度處測試結(jié)果進(jìn)行對比，便可以獲得不同應(yīng)力擾動程度評價。
【主權(quán)項】
1.一種圍巖應(yīng)力擾動程度測試裝置，其特征在于:包括置于圍巖鉆孔(13)內(nèi)的封隔裝置和置于圍巖外的供氣裝置，所述封隔裝置包括兩個用于封堵圍巖鉆孔(13)的封隔器(12)，兩封隔器(12)之間形成承壓段空腔(131)，所述供氣裝置包括氮?dú)夤?I)，該氮?dú)夤藿?jīng)輸氣泵(2)、輸氣管(4)、流量傳感器(3)、逆止閥(5)連通多通轉(zhuǎn)換開關(guān)￠)，并經(jīng)多通轉(zhuǎn)換開關(guān)(6)分成三條支路，一條支路經(jīng)輸氣管(4)連通承壓段空腔(131)，另兩條支路經(jīng)輸氣管(4)分別連通兩個封隔器(12)，每條支路的輸氣管(4)上均設(shè)有截止閥(10)和卸壓閥(11);所述多通轉(zhuǎn)換開關(guān)(6)上設(shè)有檢測各輸氣管內(nèi)氣壓的壓力傳感器(7)，該壓力傳感器與壓力表⑶和記錄儀(9)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圍巖應(yīng)力擾動程度測試裝置，其特征在于:所述封隔器(12)為充氣可膨脹的橡膠塞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圍巖應(yīng)力擾動程度測試裝置，其特征在于:位于承壓段空腔(131)內(nèi)的輸氣管(4)上開有若干透氣孔(4 一 I)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種圍巖應(yīng)力擾動程度測試裝置。本發(fā)明的目的是提供一種圍巖應(yīng)力擾動程度測試裝置，以簡單、迅速、直接的評價圍巖的應(yīng)力擾動程度，不對圍巖狀態(tài)產(chǎn)生影響。本發(fā)明的技術(shù)方案是：置于圍巖鉆孔內(nèi)的封隔裝置和置于圍巖外的供氣裝置，封隔裝置包括兩個用于封堵圍巖鉆孔的封隔器，兩封隔器之間形成承壓段空腔，供氣裝置包括氮?dú)夤?，該氮?dú)夤藿?jīng)輸氣泵、輸氣管、流量傳感器、逆止閥連通多通轉(zhuǎn)換開關(guān)，并經(jīng)多通轉(zhuǎn)換開關(guān)分成三條支路，一條支路經(jīng)輸氣管連通承壓段空腔，另兩條支路經(jīng)輸氣管分別連通兩個封隔器，每條支路的輸氣管上均設(shè)有截止閥和卸壓閥；多通轉(zhuǎn)換開關(guān)上設(shè)有檢測各輸氣管內(nèi)氣壓的壓力傳感器，該壓力傳感器與壓力表和記錄儀電連接。
【IPC分類】G01N15-08
【公開號】CN104729969
【申請?zhí)枴緾N201510127511
【發(fā)明人】劉寧, 張春生
【申請人】中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計研究院有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月23日