一種深部地應(yīng)力局部解除法測試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，具體指的是一種深部地應(yīng)力局部解除法測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技水平的不斷發(fā)展，工程規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，全世界范圍內(nèi)的基礎(chǔ)工程建設(shè)和資源開發(fā)不斷向深部發(fā)展，礦山開采深度增加和條件趨于復(fù)雜，以及越來越多的水利水電、交通、國防和基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)等工程在深部和我國強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)區(qū)興建，高強(qiáng)度巖爆、持續(xù)大變形和大體積塌方等深部工程災(zāi)害造成的人員傷亡、停工停產(chǎn)等工程事故居高不下，造成的經(jīng)濟(jì)損失觸目驚心。初始高應(yīng)力是形成上述災(zāi)害以及影響不同類型災(zāi)害形成機(jī)制的最直接的控制因素。因此，準(zhǔn)確測量出深埋高地應(yīng)力條件下工程區(qū)的初始地應(yīng)力是進(jìn)行高強(qiáng)度巖爆、持續(xù)大變形和大體積塌方等深部工程災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)合理評(píng)估、準(zhǔn)確預(yù)測以及可靠防控的前提和關(guān)鍵，這已成為近年來深部工程研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)和重要發(fā)展方向。
[0003]地應(yīng)力測試最常用的方法為水壓致裂法和應(yīng)力解除法。水壓致裂法存在必須事先假定地應(yīng)力張量的一個(gè)主方向與鉆孔軸向一致的局限。同時(shí)，水壓致裂法專利CN2643300小孔徑水壓致裂地應(yīng)力測試裝置；CN102998030A巖體應(yīng)力監(jiān)測儀；CN103076119A —種全景鉆孔窺視儀的水壓致裂法地應(yīng)力測試系統(tǒng)；都幾乎無一例外，用到了高壓栗站，甚至超高壓栗站，其缺乏安全性，并且需要一套復(fù)雜的液壓控制系統(tǒng)。應(yīng)力解除法是獲取空間三維地應(yīng)力最理想的方法，但目前全應(yīng)力解除的最大深度為510m，小于水壓致裂法測試深度。同時(shí)，在高應(yīng)力條件下，全應(yīng)力解除過程中常出現(xiàn)巖芯餅化現(xiàn)象，難以獲得所需的完整巖芯長度，成為制約全應(yīng)力解除法在高地應(yīng)力條件下成功應(yīng)用的重大技術(shù)障礙。使用局部應(yīng)力解除法，則可回避高應(yīng)力下進(jìn)行套芯應(yīng)力解除過程中的餅化現(xiàn)象。在現(xiàn)場測試中，全應(yīng)力解除法需測量孔鉆進(jìn)和沖洗、孔徑變形計(jì)安放、解除孔開挖，操作復(fù)雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因此，需對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是要解決上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種可以實(shí)現(xiàn)深部高地應(yīng)力局部應(yīng)力解除法的地應(yīng)力測試裝置。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種深部地應(yīng)力局部解除法測試裝置，其特征在于:包括從上至下沿軸向依次設(shè)置的固定套筒、張緊套筒、驅(qū)動(dòng)套筒和旋轉(zhuǎn)套筒，所述固定套筒內(nèi)設(shè)置驅(qū)動(dòng)油缸，所述驅(qū)動(dòng)油缸的輸出端與活塞桿的一端連接，所述活塞桿沿軸向設(shè)置，所述活塞桿的另一端伸入到所述張緊套筒內(nèi)；所述張緊套筒的筒壁外側(cè)設(shè)置有一圈橡膠層，所述橡膠層與所述活塞桿通過對(duì)稱設(shè)置的連桿連接，所述連桿的兩端分別與所述橡膠層、活塞桿鉸接；所述驅(qū)動(dòng)套筒內(nèi)沿軸向設(shè)置有其輸出端做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)缸，所述擺動(dòng)缸的輸出端設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)套筒頂部中心處，所述旋轉(zhuǎn)套筒內(nèi)固定設(shè)置有鉆孔機(jī)構(gòu)、清洗機(jī)構(gòu)和測試機(jī)構(gòu)。
[0006]上述方案中:
[0007]所述張緊套筒的徑向側(cè)壁設(shè)有朝向內(nèi)部的凹陷區(qū)，所述橡膠層的上、下兩端分別與所述凹陷區(qū)的頂部和底部固定連接；所述連桿設(shè)置有4根，所述連桿以張緊套筒的中心軸呈傘狀分布。
[0008]所述鉆孔機(jī)構(gòu)與測試機(jī)構(gòu)以旋轉(zhuǎn)套筒中心軸對(duì)稱設(shè)置，所述清洗機(jī)構(gòu)位于所述鉆孔機(jī)構(gòu)與測試機(jī)構(gòu)連線的中垂線上。
[0009]所述旋轉(zhuǎn)套筒內(nèi)沿徑向設(shè)置有上隔板和下隔板，所述鉆孔機(jī)構(gòu)與測試機(jī)構(gòu)的固定端位于所述旋轉(zhuǎn)套筒頂部下表面，所述清洗機(jī)構(gòu)的固定端位于所述下隔板下表面，所述上隔板和下隔板設(shè)置有被所述鉆孔機(jī)構(gòu)與測試機(jī)構(gòu)穿過的通孔，所述鉆孔機(jī)構(gòu)、清洗機(jī)構(gòu)和測試機(jī)構(gòu)的工作端位于同一水平面。
[0010]所述鉆孔機(jī)構(gòu)包括沿軸線依次設(shè)置的第一伸縮油缸、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)和鉆頭，所述第一伸縮油缸的固定端固定設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)套筒頂部下表面，所述第一伸縮油缸的輸出端與所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的底座固定連接，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的輸出端與所述鉆頭固定連接。
[0011]所述清洗機(jī)構(gòu)包括沿軸線依次設(shè)置的第二伸縮油缸和噴嘴，所述第二伸縮油缸的固定端固定設(shè)置在所述下隔板下表面，所述第二伸縮油缸的輸出端與所述噴嘴固定連接。
[0012]所述測試機(jī)構(gòu)包括第三伸縮油缸和變形計(jì)，所述第三伸縮油缸的固定端固定設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)套筒頂部下表面，所述第一伸縮油缸的輸出端與所述變形計(jì)固定連接。
[0013]所述旋轉(zhuǎn)套筒底部被支撐板密封，所述支撐板設(shè)置有被所述鉆孔機(jī)構(gòu)、清洗機(jī)構(gòu)和測試機(jī)構(gòu)穿過的通孔，所述支撐板中心位置設(shè)置有探測器。
[0014]本發(fā)明中的張緊套筒中的橡膠層在向下運(yùn)動(dòng)的連桿的作用下張開，從而使測試裝置固定在孔壁上；擺動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)套筒旋轉(zhuǎn)，相應(yīng)的鉆孔機(jī)構(gòu)、清洗機(jī)構(gòu)和測試機(jī)構(gòu)依次工作，取得需要的孔徑變化數(shù)據(jù)，進(jìn)而計(jì)算出測點(diǎn)地的應(yīng)力。
[0015]本發(fā)明具有小型化、輕型化、智能化、系統(tǒng)化、設(shè)備模塊化、實(shí)用性較強(qiáng)的特點(diǎn)，且其操作簡便，可縮短測量時(shí)間，節(jié)約測量成本，適用于高應(yīng)力下旁孔應(yīng)力解除法的地應(yīng)力測量。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的主視示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的側(cè)視示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的工作示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0020]參考圖1及圖2，本實(shí)施例的一種深部地應(yīng)力局部解除法測試裝置，包括從上至下沿軸向依次設(shè)置的固定套筒1、張緊套筒2、驅(qū)動(dòng)套筒3和旋轉(zhuǎn)套筒4:
[0021]在固定套筒I內(nèi)設(shè)置驅(qū)動(dòng)油缸5，驅(qū)動(dòng)油缸5的輸出端與活塞桿6的一端連接，活塞桿6沿軸向設(shè)置，活塞桿6的另一端伸入到張緊套筒2內(nèi)；而張緊套筒2的筒壁設(shè)有朝向內(nèi)部的凹陷區(qū)10，在凹陷區(qū)10內(nèi)設(shè)有與其截面一直的橡膠層7，橡膠層7的上、下兩端分別與凹陷區(qū)10的頂部和底部固定連接；橡膠層7與活塞桿6通過對(duì)稱設(shè)置的連桿8連接，連桿8的兩端分別與橡膠層7、活塞桿6鉸接，連桿8設(shè)置有4根，連桿8以張緊套筒2的中心軸呈傘狀分布。驅(qū)動(dòng)油缸5工作，可推動(dòng)活塞桿6，帶動(dòng)與活塞桿6相連的連桿8向下運(yùn)動(dòng)，使橡膠層7向外擴(kuò)張，進(jìn)而使橡膠層7張緊孔壁，實(shí)現(xiàn)側(cè)視裝置的固定。
[0022]而驅(qū)動(dòng)套筒3內(nèi)沿軸向設(shè)置有其輸出端做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)缸9，擺動(dòng)缸9的輸出端設(shè)置在旋轉(zhuǎn)套筒4頂部中心處，旋轉(zhuǎn)套筒4內(nèi)固定設(shè)置有鉆孔機(jī)構(gòu)、清洗機(jī)構(gòu)和測試機(jī)構(gòu)。
[0023]本實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)套筒4內(nèi)沿徑向設(shè)置有上隔板11和下隔板12，鉆孔機(jī)構(gòu)與測試機(jī)構(gòu)的固定端位于旋轉(zhuǎn)套筒4頂部下表面，清洗機(jī)構(gòu)的固定端位于下隔板12下表面，上隔板11和下隔板12設(shè)置有被鉆孔機(jī)構(gòu)與測試機(jī)構(gòu)穿過的通孔，鉆孔機(jī)構(gòu)、清洗機(jī)構(gòu)和測試機(jī)構(gòu)的工作端位于同一水平面。
[0024]本實(shí)施例的鉆孔機(jī)構(gòu)、測試機(jī)構(gòu)與清洗機(jī)構(gòu)呈等腰三角形布置，具體為:鉆孔機(jī)構(gòu)、測試機(jī)構(gòu)以旋轉(zhuǎn)套筒4中心軸對(duì)稱設(shè)置，清洗機(jī)構(gòu)位于鉆孔機(jī)構(gòu)與測試機(jī)構(gòu)連線的中垂線上。
[0025]本實(shí)施例的