本發(fā)明涉及工程勘探技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超磁致伸縮鉆孔變模測(cè)量探頭及測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

勘察試驗(yàn)中經(jīng)常要利用地質(zhì)鉆孔來(lái)測(cè)試鉆孔不同深度位置巖體的變形模量和彈性模量，常用的方法是鉆孔彈模儀法，鉆孔彈模儀是將一個(gè)微型液壓仟斤頂安裝地探頭上，千斤頂?shù)氖芰S兩端與一對(duì)半圓形承壓板相連接，并安裝相應(yīng)的位移計(jì)，通過(guò)地面的加壓油泵施加一組壓力，同時(shí)讀取相應(yīng)的位移值，通過(guò)相應(yīng)的彈性變形公式來(lái)計(jì)算巖體的變形模量和彈性模量，這種測(cè)量方法的缺點(diǎn)是：采用油壓千斤頂體積大、需要油管與孔內(nèi)探頭相連接，測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備多、程序繁雜，由于鉆孔多為小孔徑勘探孔，微型仟斤頂壓力很難超30Mpa，無(wú)法測(cè)試硬質(zhì)巖。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種超磁致伸縮鉆孔變模測(cè)量探頭及測(cè)量方法，以解決現(xiàn)有針對(duì)地質(zhì)鉆孔來(lái)測(cè)試不同深度巖體的變形模量和彈性模量時(shí)所存在的油壓千斤頂體積大、測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備多、程序繁雜、無(wú)法測(cè)試硬質(zhì)巖等問(wèn)題。

本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種超磁致伸縮鉆孔變模測(cè)量探頭，包括外殼，外殼中部安裝有橫置的超磁致伸縮桿，超磁致伸縮桿外壁包裹有激勵(lì)線(xiàn)圈，超磁致伸縮桿兩端均安裝有金屬座，金屬座靠近超磁致伸縮桿的一端均安裝有傳動(dòng)齒輪，還包括兩個(gè)電機(jī)，電機(jī)分別安裝在激勵(lì)線(xiàn)圈上下兩側(cè)，電機(jī)輸出端為傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸末端固接有與所述傳動(dòng)齒輪相嚙合的驅(qū)動(dòng)齒輪，金屬座外端設(shè)置有可伸縮的承壓板，承壓板與金屬座通過(guò)螺紋連接，承壓板外端中部安裝有壓力傳感器，外殼內(nèi)安裝有導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)依次與兩個(gè)電機(jī)、兩個(gè)壓力傳感器和激勵(lì)線(xiàn)圈相連。

所述外殼的縱截面為橢圓形，橫截面直徑為50mm，縱截面高度為200-300mm。

所述外殼內(nèi)還填入充填體。

采用上述超磁致伸縮鉆孔變模測(cè)量探頭的測(cè)量方法包括以下步驟：

(a)在需探測(cè)的底端開(kāi)設(shè)待測(cè)鉆孔，將探頭下放到待測(cè)鉆孔測(cè)試深度位置；

(b)將探頭頂部的導(dǎo)線(xiàn)繞過(guò)設(shè)置與洞口的滑輪后與設(shè)置在地面的測(cè)量控制機(jī)相連；

(c)啟動(dòng)電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸及驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)與其相嚙合的傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)金屬座轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著金屬座的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)螺紋套接在其端部的承壓板逐漸伸長(zhǎng)并向兩側(cè)擴(kuò)張，直到待測(cè)鉆孔的內(nèi)壁，直至探頭穩(wěn)固為止，關(guān)閉電機(jī)；

(d)根據(jù)巖石類(lèi)型，設(shè)計(jì)一組與巖石類(lèi)型相關(guān)的一組電流強(qiáng)度；

(e)在測(cè)量控制機(jī)上分別向激勵(lì)線(xiàn)圈發(fā)送已設(shè)計(jì)好的電流，每個(gè)激勵(lì)電流保持?jǐn)?shù)十秒，同時(shí)由測(cè)量?jī)x記錄該激勵(lì)電流下的壓力傳感器的數(shù)值；

(f)將該組位移和壓力數(shù)值調(diào)入計(jì)算程序，即得到該點(diǎn)的變模值。

本發(fā)明的有益效果是：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的超磁致伸縮鉆孔變模測(cè)量探頭及測(cè)量方法，可以完成鉆孔中測(cè)量巖體的變型模量或彈性模量，有效解決了傳統(tǒng)微型油壓仟斤頂彈模儀存在的缺點(diǎn)，且本發(fā)明具有操作方便、測(cè)量效率高、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于巖體現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和檢測(cè)試驗(yàn)工作。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的伸張狀態(tài)圖；

圖3是本發(fā)明的使用狀態(tài)圖；

圖中：1-電機(jī)，2-驅(qū)動(dòng)齒輪，3-傳動(dòng)齒輪，4-承壓板，5-激勵(lì)線(xiàn)圈，6-超磁致伸縮桿，7-壓力傳感器，8-金屬座，9-導(dǎo)線(xiàn)，10-充填體，11-傳動(dòng)軸，12-外殼，13-待測(cè)鉆孔，14-滑輪，15-控制器。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明，但所要求的保護(hù)范圍并不局限于所述；

如圖1所示，本發(fā)明提供的超磁致伸縮鉆孔變模測(cè)量探頭，包括外殼12，外殼12中部安裝有橫置的超磁致伸縮桿6，超磁致伸縮桿6外壁包裹有激勵(lì)線(xiàn)圈5，超磁致伸縮桿6兩端均安裝有金屬座8，金屬座8靠近超磁致伸縮桿6的一端均安裝有傳動(dòng)齒輪3，還包括兩個(gè)電機(jī)1，電機(jī)1分別安裝在激勵(lì)線(xiàn)圈5上下兩側(cè)，電機(jī)1輸出端為傳動(dòng)軸11，傳動(dòng)軸11末端固接有與所述傳動(dòng)齒輪3相嚙合的驅(qū)動(dòng)齒輪2，金屬座8外端設(shè)置有可伸縮的承壓板4，承壓板4與金屬座8通過(guò)螺紋連接，承壓板4外端中部安裝有壓力傳感器7，外殼12內(nèi)安裝有導(dǎo)線(xiàn)9，導(dǎo)線(xiàn)9依次與兩個(gè)電機(jī)1、兩個(gè)壓力傳感器7和激勵(lì)線(xiàn)圈5相連。

所述外殼12的縱截面為橢圓形，橫截面直徑為50mm，縱截面高度為200-300mm。

所述外殼12內(nèi)還填入充填體10。

采用上述超磁致伸縮鉆孔變模測(cè)量探頭的測(cè)量方法包括以下步驟：

(a)在需探測(cè)的底端開(kāi)設(shè)待測(cè)鉆孔13，將探頭下放到待測(cè)鉆孔13測(cè)試深度位置；

(b)將探頭頂部的導(dǎo)線(xiàn)9繞過(guò)設(shè)置與洞口的滑輪14后與設(shè)置在地面的測(cè)量控制機(jī)15相連，如圖3所示；

(c)啟動(dòng)電機(jī)1，電機(jī)1帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸11及驅(qū)動(dòng)齒輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪2帶動(dòng)與其相嚙合的傳動(dòng)齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而帶動(dòng)金屬座8轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著金屬座8的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)螺紋套接在其端部的承壓板4逐漸伸長(zhǎng)并向兩側(cè)擴(kuò)張，直到待測(cè)鉆孔13的內(nèi)壁，直至探頭且呈如圖2所示狀態(tài)的穩(wěn)固為止，關(guān)閉電機(jī)1；

(d)根據(jù)巖石類(lèi)型，設(shè)計(jì)一組與巖石類(lèi)型相關(guān)的一組電流強(qiáng)度；

(e)在測(cè)量控制機(jī)15上分別向激勵(lì)線(xiàn)圈5發(fā)送已設(shè)計(jì)好的電流，每個(gè)激勵(lì)電流保持?jǐn)?shù)十秒，同時(shí)由測(cè)量?jī)x記錄該激勵(lì)電流下的壓力傳感器7的數(shù)值；

(f)將該組位移和壓力數(shù)值調(diào)入計(jì)算程序，即得到該點(diǎn)的變模值。