一种在钻孔中测试岩石原位膨胀力的装置及方法与流程

本发明属于岩石膨胀力测量，具体涉及一种在钻孔中测试岩石原位膨胀力的装置及方法。

背景技术：

1、隧洞工程不可避免隧洞围岩，而膨胀围岩不可以避免的需要测量膨胀力。通过这个在钻孔中测试岩石原位膨胀力的装置，将膨胀围岩的原位膨胀力通过在膨胀围岩钻孔，然后利用该装置将隧洞围岩的膨胀力进行测量，通过原位的膨胀力测量，可以将膨胀围岩的膨胀力准确测量。可以通过该膨胀力来模拟实验，计算实验来得到该地的隧洞围岩是否稳定，并给出相应建议。

2、以上背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种方便简洁、施工方便、测量度数精确的在钻孔中测试岩石原位膨胀力的装置。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种在钻孔中测试岩石原位膨胀力的装置，测量时，装置伸入至钻孔中，紧贴孔壁岩石固定，钻孔中注入适量的水，启动设备，对孔壁膨胀力进行读数测量。

4、所述装置包括：

5、壳体，所述壳体内部设置有腔室；

6、测试端和反力端，所述测试端和反力端沿壳体轴向圆周分布,且对置设置在壳体的两侧，测试端中设置有压力传感器；

7、调节机构，所述调节机构设置在壳体内部腔室中，其与反力端连接，用以驱动返力端朝远离测试端的方向移动。

8、可选的，所述壳体包括上壳体以及下壳体。

9、可选的，所述上壳体上设置有手柄安装座，手柄安装座的一端通过传动轴与调节机构连接，另一端通过连接杆连接有扳手。

10、可选的，所述压力传感器连接有信号线，信号线的另一端穿过上壳体连接到数据读取器上。

11、可选的，所述下壳体中的腔室包括用于容纳调节机构的第一腔室、以及用来容纳测试端的第二腔室、以及用来容纳反力端的第三腔室，所述第二腔室、第三腔室分别与第一腔室通过连接孔连通。

12、可选的，所述测试端包括嵌设在第二腔室内部的压力传感器以及传力板ⅰ，所述传力板ⅰ的内侧面与压力传感器固定连接。

13、可选的，所述反力端包括嵌设在第三腔室中的活动块以及传力板ⅱ，所述活动块与调节机构螺纹连接，所述传力板ⅱ的内侧与活动块固定连接。

14、可选的，所述传力板ⅰ以及传力板ⅱ均为弧形板，弧形板的圆心角为180°。

15、可选的，所述调节机构为设置在第一腔室中的涡轮蜗杆机构，包括：与传动轴固定连接的蜗杆、以及与蜗杆啮合连接的涡轮，所述涡轮中部固设有中间轴，中间轴的一端伸入至第二腔室中与压力传感器连接，另一端伸入至第三腔室中与活动块螺纹连接。

16、一种在钻孔中测试岩石原位膨胀力的方法，基于所述测量装置进行实施，用以对钻孔壁膨胀力进行读数测量。

17、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

18、该装置包括壳体、测试端、反力端和调节机构。壳体内设置有腔室，测试端和反力端沿壳体轴向圆周分布，且对置设置在壳体的两侧，测试端中设置有压力传感器。调节机构设置在壳体内部腔室中，其与反力端连接，用以驱动反力端朝远离测试端的方向移动。可选的设计包括上壳体、下壳体、手柄安装座、传动轴、连接杆、扳手、信号线等。上壳体可设置手柄安装座，便于操控，而信号线连接数据读取器则方便数据采集。下壳体(中的腔室包括用于容纳调节机构、测试端和反力端的不同腔室，通过连接孔连通，保证装置的正常运作。测试端和反力端分别包括压力传感器和传力板，其设计为弧形板，更好地适应岩石表面，确保测量的准确性。调节机构采用涡轮蜗杆机构，结构简单可靠，提供足够的力量移动反力端。

19、综上所述，本发明专利提供的装置为一款可变形的，能置于钻孔中某一部位的岩石原位膨胀力测量设备，该装置可接收地面供水以使钻孔壁测试部位进行膨胀，并通过地面的扳手控制向钻孔壁进行加压，所受压力可预置或改变到不同的选择值，利用压力传感器和压力数据读取装置将对孔壁的所受压力或孔壁对测试端所施加的压力、以及孔壁的变形情况作为时间函数而记录，实现对钻孔壁膨胀力进行精准读数测量，装置整体还具有携带方便、施工方便、读取数据容易，并可以根据施工要求满足多种工程地质环境的钻孔中岩石膨胀力测量要求等优点，为钻孔中岩石膨胀力测量提供了一种高效可靠的解决方案。

技术特征：

1.一种在钻孔中测试岩石原位膨胀力的装置，测量时，装置伸入至钻孔中，其特征在于，所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的一种在钻孔中测试岩石原位膨胀力的装置，其特征在于，所述壳体包括上壳体以及下壳体。

3.根据权利要求2所述的一种在钻孔中测试岩石原位膨胀力的装置，其特征在于，所述上壳体上设置有手柄安装座，手柄安装座的一端通过传动轴与调节机构连接，另一端通过连接杆连接有扳手。

4.根据权利要求2所述的一种在钻孔中测试岩石原位膨胀力的装置，其特征在于，所述压力传感器连接有信号线，信号线的另一端穿过上壳体连接到数据读取器上。

5.根据权利要求4所述的一种在钻孔中测试岩石原位膨胀力的装置，其特征在于，所述下壳体中的腔室包括用于容纳调节机构的第一腔室、以及用来容纳测试端的第二腔室、以及用来容纳反力端的第三腔室，所述第二腔室、第三腔室分别与第一腔室通过连接孔连通。

6.根据权利要求5所述的一种在钻孔中测试岩石原位膨胀力的装置，其特征在于，所述测试端包括嵌设在第二腔室内部的压力传感器以及传力板ⅰ，所述传力板ⅰ的内侧面与压力传感器固定连接。

7.根据权利要求5所述的一种在钻孔中测试岩石原位膨胀力的装置，其特征在于，所述反力端包括嵌设在第三腔室中的活动块以及传力板ⅱ，所述活动块与调节机构螺纹连接，所述传力板ⅱ的内侧与活动块固定连接。

8.根据权利要求6或7任一所述的一种在钻孔中测试岩石原位膨胀力的装置，其特征在于，所述传力板ⅰ以及传力板ⅱ均为弧形板，弧形板的圆心角为180°。

9.根据权利要求8所述的一种在钻孔中测试岩石原位膨胀力的装置，其特征在于，所述调节机构为设置在第一腔室中的涡轮蜗杆机构，包括：与传动轴固定连接的蜗杆、以及与蜗杆啮合连接的涡轮，所述涡轮中部固设有中间轴，中间轴的一端伸入至第二腔室中与压力传感器连接，另一端伸入至第三腔室中与活动块螺纹连接。

10.一种在钻孔中测试岩石原位膨胀力的方法，其特征在于，基于所述权利要求1-7及权利要求9任一所述的装置进行实施，用以对钻孔壁膨胀力进行读数测量。

技术总结本发明属于隧洞膨胀岩的膨胀力测量领域，具体涉及一种在钻孔中测试岩石原位膨胀力的装置及方法。通过铝合金材质转置壳体把膨胀岩的膨胀力转化成为压力利用压力传感器把膨胀岩的膨胀力准确测量出来。本发明专利提供的孔壁膨胀力测量装置，具有携带方便，施工安装简洁，测量数据准确的优点并可以根据施工的工程地质环境要求满足多种应力测量要求。技术研发人员：杨颋,杨小奇,王昌明,彭明亮,徐佩依,袁国玉,王昆仑,罗俊,宋为广受保护的技术使用者：四川水发勘测设计研究有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25