巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試儀和巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試儀和巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試方法，尤其是一種用于洞室?guī)r體表面應(yīng)力測(cè)試領(lǐng)域的巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試儀和巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試方法。本發(fā)明提供一種可以準(zhǔn)確獲取應(yīng)力的巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試儀，包括應(yīng)變計(jì)組、應(yīng)變計(jì)盒、應(yīng)力鉆孔解除設(shè)備和數(shù)據(jù)采集儀。本發(fā)明還提供了一種可以準(zhǔn)確獲取應(yīng)力的巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試方法，包括以下幾個(gè)步驟：A、鑿平；B、安裝應(yīng)變計(jì)組；C、固定應(yīng)變計(jì)盒；D、安裝鉆孔設(shè)備；E、連接數(shù)據(jù)采集儀；F、采集數(shù)據(jù)；G、測(cè)出E、μ值；H、計(jì)算測(cè)點(diǎn)平面應(yīng)力。本申請(qǐng)使應(yīng)變計(jì)盒的外殼和應(yīng)變計(jì)組分離受力，避免了測(cè)試時(shí)傳導(dǎo)線觸力影響，同時(shí)防潮、防水。從而保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。
【專利說(shuō)明】
巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試儀和巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試儀和巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試方法，尤其是一種用于洞室?guī)r體表面應(yīng)力測(cè)試領(lǐng)域的巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試儀和巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]洞室?guī)r體由于開挖，破壞了巖體原有應(yīng)力狀態(tài)，使其應(yīng)力產(chǎn)生了重分布，重分布后的應(yīng)力狀態(tài)即為二次應(yīng)力狀態(tài)。近年來(lái)隨著我國(guó)水電站、鐵路交通及公路交通等工程的不斷高速發(fā)展，其地下洞室尺寸及隧道埋深也不斷突破，由巖體應(yīng)力釋放、重分布帶來(lái)的問題也越來(lái)越多，特別是在高初始應(yīng)力區(qū)。目前，工程中是通過在洞室及隧道巖壁埋設(shè)應(yīng)力計(jì)及應(yīng)變計(jì)的方法來(lái)了解應(yīng)力情況的，但這種方法，只能了解儀埋設(shè)后，圍巖應(yīng)力隨時(shí)間的變化情況，并不能知曉儀埋設(shè)時(shí)應(yīng)力的及時(shí)量值基數(shù)情況，而要知道應(yīng)力的及時(shí)量值大小，只有通過現(xiàn)場(chǎng)二次應(yīng)力測(cè)試，而巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試又是比較經(jīng)濟(jì)、快捷的現(xiàn)場(chǎng)二次應(yīng)力測(cè)試方法。但現(xiàn)有技術(shù)中還沒有一種可以實(shí)時(shí)，準(zhǔn)確獲取應(yīng)力解除過程線的巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試儀和巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以實(shí)時(shí)，準(zhǔn)確獲取應(yīng)力解除過程線的巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試儀和巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試儀，包括應(yīng)變計(jì)組、應(yīng)變計(jì)盒、應(yīng)力鉆孔解除設(shè)備和應(yīng)變數(shù)據(jù)采集儀，所述應(yīng)變計(jì)組設(shè)置在應(yīng)變計(jì)盒中，還包括導(dǎo)線，所述導(dǎo)線一端與應(yīng)變計(jì)組電連接，另一端穿過應(yīng)力鉆孔解除設(shè)備后與應(yīng)變數(shù)據(jù)采集儀電連接。
[0005]進(jìn)一步的是，所述應(yīng)變計(jì)盒上還設(shè)置有快速接頭，所述導(dǎo)線一端通過快速接頭與應(yīng)變計(jì)盒電連接。
[0006]進(jìn)一步的是，所述應(yīng)變計(jì)盒為一面開口的圓柱體空殼結(jié)構(gòu)，所述快速接頭設(shè)置在所述圓柱體空殼的一個(gè)面上。
[0007]本發(fā)明還提供了一種可以實(shí)時(shí)，準(zhǔn)確獲取應(yīng)力解除過程線的巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0008]A、對(duì)待測(cè)試巖面進(jìn)行鑿平加工；
[0009]B、將應(yīng)變計(jì)組安裝在待測(cè)試巖面上；
[0010]C、用應(yīng)變計(jì)盒蓋住應(yīng)變計(jì)組，并將應(yīng)變計(jì)盒固定在待測(cè)試巖面上；
[0011]D、安裝應(yīng)力鉆孔解除設(shè)備；
[0012]E、用導(dǎo)線將應(yīng)變計(jì)組和應(yīng)變數(shù)據(jù)采集儀電連接；
[0013]F、用應(yīng)力鉆孔解除設(shè)備鉆進(jìn)待測(cè)試巖體中，并在鉆進(jìn)過程中采集待測(cè)試巖體應(yīng)變數(shù)據(jù)；
[0014]G、測(cè)出巖體的彈性模量、和泊松比；
[0015]H、計(jì)算測(cè)點(diǎn)平面應(yīng)力。
[0016]進(jìn)一步的是，A步驟中對(duì)待測(cè)試巖面進(jìn)行鑿平加工的精度范圍為:平整度±0.1mm?0.3mm，總體起伏度< 5mm。
[0017]進(jìn)一步的是，在F步驟中，每鉆進(jìn)lcm，采集一次應(yīng)變數(shù)據(jù)。
[0018]進(jìn)一步的是，在F步驟中，鉆進(jìn)時(shí)間為7min?15min。
[0019]進(jìn)一步的是，在A步驟打磨完成后，在打磨區(qū)域定水平線和中心點(diǎn)。
[0020]進(jìn)一步的是，在C步驟中，采用粘貼的方式將應(yīng)變計(jì)組安裝在待測(cè)試巖面上，粘貼時(shí)間為5min?15min。
[0021]進(jìn)一步的是，用環(huán)氧膠粘貼應(yīng)變計(jì)盒，并用橡皮繩固定、固化，粘貼時(shí)間為5min?15min，固化時(shí)間為6小時(shí)?12小時(shí)。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:采用本申請(qǐng)的巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試儀和和巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試方法，將應(yīng)變計(jì)組設(shè)置在應(yīng)變計(jì)盒中，使應(yīng)變計(jì)盒的外殼和應(yīng)變計(jì)組分離受力，避免了測(cè)試時(shí)傳導(dǎo)線觸力影響，同時(shí)防潮、防水，從而保證整個(gè)測(cè)試過程能在均勻解除表面應(yīng)力的情況下獲取巖體表面應(yīng)力解除全過程曲線，可對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行有力的判別。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意；
[0024]圖中零部件、部位及編號(hào):應(yīng)變計(jì)盒1、應(yīng)變計(jì)組2、快速接頭3、應(yīng)力鉆孔解除設(shè)備
4、應(yīng)變數(shù)據(jù)采集儀5。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明的巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試儀，包括應(yīng)變計(jì)組2、應(yīng)變計(jì)盒1、應(yīng)力鉆孔解除設(shè)備4和應(yīng)變數(shù)據(jù)采集儀5，所述應(yīng)變計(jì)組2設(shè)置在應(yīng)變計(jì)盒I中，還包括導(dǎo)線，所述導(dǎo)線一端與應(yīng)變計(jì)組2電連接，另一端穿過應(yīng)力鉆孔解除設(shè)備4后與應(yīng)變數(shù)據(jù)采集儀5電連接。應(yīng)變計(jì)組2用來(lái)測(cè)量巖體的應(yīng)變量，應(yīng)力鉆孔解除設(shè)備4是通過鉆孔切斷測(cè)試巖體部分與其它巖體部分結(jié)構(gòu)聯(lián)系的鉆孔設(shè)備，應(yīng)變數(shù)據(jù)采集儀5用于將應(yīng)變計(jì)組2測(cè)得的電信號(hào)采集起來(lái)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并儲(chǔ)存起來(lái)。還可以在應(yīng)變數(shù)據(jù)采集儀5上設(shè)置顯示設(shè)備，將經(jīng)過采集和轉(zhuǎn)換的信號(hào)直觀地顯示出來(lái)。采用前述結(jié)構(gòu)可以是應(yīng)變計(jì)盒I的外殼和應(yīng)變計(jì)組2分離受力，避免了測(cè)試時(shí)傳導(dǎo)線觸力影響，同時(shí)防潮、防水，從而保證整個(gè)測(cè)試過程能在均勻解除表面應(yīng)力的情況下獲取巖體表面應(yīng)力解除全過程曲線，可對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行有力的判別。在米集完巖體應(yīng)變數(shù)據(jù)后，鉆取Φ 50mm巖芯，切割打磨巖芯成Φ 50mm X 10mm標(biāo)件，在彈性模量反力裝置上對(duì)巖芯進(jìn)行加卸載試驗(yàn)，測(cè)出Ε、μ值，結(jié)合測(cè)出的應(yīng)變數(shù)據(jù)得到應(yīng)力解除過程線的巖體表面二次應(yīng)力。
[0027]所述應(yīng)變計(jì)盒I上還設(shè)置有快速接頭3，所述導(dǎo)線一端通過快速接頭3與應(yīng)變計(jì)盒I電連接。通過快速接頭3可以快速方便地將數(shù)據(jù)采集儀和應(yīng)變計(jì)盒I中的應(yīng)變計(jì)組2連接在一起，方便的設(shè)備的拆卸與安裝。
[0028]所述應(yīng)變計(jì)盒I為一面開口的圓柱體空殼結(jié)構(gòu)，所述快速接頭3設(shè)置在所述圓柱體空殼的一個(gè)面上。采用一面開口的圓柱體空殼結(jié)構(gòu)可以先將應(yīng)變計(jì)組2粘貼在經(jīng)處理后的巖面上，再將應(yīng)變計(jì)盒I粘貼在巖面上，并用應(yīng)變計(jì)盒I罩住應(yīng)變計(jì)組2，既實(shí)現(xiàn)了應(yīng)變計(jì)盒I的外殼和應(yīng)變計(jì)組2分離受力，又實(shí)現(xiàn)了防潮、防水的作用。
[0029]本申請(qǐng)的巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0030]A、對(duì)待測(cè)試巖面進(jìn)行鑿平加工；
[0031 ] B、將應(yīng)變計(jì)組2安裝在待測(cè)試巖面上；
[0032]C、用應(yīng)變計(jì)盒I蓋住應(yīng)變計(jì)組2，并將應(yīng)變計(jì)盒I固定在待測(cè)試巖面上；
[0033]D、安裝應(yīng)力鉆孔解除設(shè)備4;
[0034]E、用導(dǎo)線將應(yīng)變計(jì)組2和應(yīng)變數(shù)據(jù)采集儀5電連接；
[0035]F、用應(yīng)力鉆孔解除設(shè)備4鉆進(jìn)待測(cè)試巖體中，并在鉆進(jìn)過程中采集待測(cè)試巖體應(yīng)變數(shù)據(jù)；
[0036]G、測(cè)出巖體的彈性模量、和泊松比；
[0037]H、計(jì)算測(cè)點(diǎn)平面應(yīng)力。
[0038]由于本申請(qǐng)采用了應(yīng)變計(jì)組2和應(yīng)變計(jì)盒I分別固定在待測(cè)巖面上的方法，使應(yīng)變計(jì)盒I的外殼和應(yīng)變計(jì)組2分離受力，避免了測(cè)試時(shí)傳導(dǎo)線觸力影響，同時(shí)防潮、防水，從而保證整個(gè)測(cè)試過程能在均勻解除表面應(yīng)力的情況下獲取巖體表面應(yīng)力解除全過程曲線，可對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行有力的判別。
[0039]A步驟中對(duì)待測(cè)試巖面進(jìn)行鑿平加工的精度范圍為:平整度±0.1mm?0.3mm，總體起伏度<5_。采用前述加工精度可以保證安裝后應(yīng)變測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。
[0040]在F步驟中，每鉆進(jìn)Icm，采集一次應(yīng)變數(shù)據(jù)。
[0041 ]在F步驟中，鉆進(jìn)時(shí)間為7min?15min。采用前述鉆進(jìn)lcm，采集一次應(yīng)變數(shù)據(jù)的方法及鉆進(jìn)時(shí)間，可以保證經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)確的獲取巖體表面應(yīng)力解除全過程曲線。
[0042]在A步驟打磨完成后，在打磨區(qū)域定水平線和中心點(diǎn)。在打磨區(qū)域定水平線和中心點(diǎn)可以幫助操作人員將應(yīng)變計(jì)組2準(zhǔn)確安裝在待測(cè)試的巖面上。
[0043]在C步驟中，采用粘貼的方式將應(yīng)變計(jì)組2安裝在待測(cè)試巖面上，粘貼時(shí)間為5min?15min0
[0044]用環(huán)氧膠粘貼應(yīng)變計(jì)盒I，并用橡皮繩固定、固化，粘貼時(shí)間為5min?15min，固化時(shí)間為6小時(shí)?12小時(shí)。采用前述固定方法可以準(zhǔn)確、牢靠地將應(yīng)變計(jì)組2和應(yīng)變計(jì)盒I固定在待測(cè)試的巖面上。
[0045]本申請(qǐng)的表面二次應(yīng)力測(cè)試儀設(shè)備的使用程如下:首先，用巖面鑿平工具對(duì)試點(diǎn)面進(jìn)行加工，加工順序?yàn)槌醪借徠?，精?xì)鑿平，粗、細(xì)磨，精細(xì)打磨水磨，最終達(dá)到的效果為平整度± 0.1mm?0.3mm，總體起伏度< 5mm。然后將打磨區(qū)域定水平線和中心點(diǎn)、酒精清洗，貼應(yīng)變計(jì)組22快速粘貼，再用環(huán)氧膠粘貼應(yīng)變計(jì)盒11，并用橡皮繩固定、固化。粘貼時(shí)間5?15min，固化時(shí)間6?12小時(shí)。在固化同時(shí)將應(yīng)力鉆孔解除設(shè)備44安裝好，固化后通過快速接頭33將導(dǎo)線連接好，從解除設(shè)備的鉆具中引出連到、應(yīng)變數(shù)據(jù)采集儀5上，每鉆進(jìn)lcm，采集一次數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)可任意確定采集時(shí)機(jī)。解除時(shí)間一般7?15min。在解除完成后，取下應(yīng)變計(jì)盒11，換小鉆頭，原位同心鉆取Φ 50mm巖芯，切割打磨巖芯成Φ 50mmX 10mm標(biāo)件可根據(jù)需要鉆取加工若干件，在彈性模量反力裝置上對(duì)巖芯進(jìn)行加卸載試驗(yàn)，測(cè)出E、μ值。繪制應(yīng)力解除曲線，判斷測(cè)值的可靠性，計(jì)算測(cè)點(diǎn)平面應(yīng)力。該應(yīng)變計(jì)盒11的外殼和應(yīng)變計(jì)組22分離受力，避免了測(cè)試時(shí)傳導(dǎo)線觸力影響，同時(shí)防潮、防水，從而保證整個(gè)測(cè)試過程能在均勻解除表面應(yīng)力的情況下獲取巖體表面應(yīng)力解除全過程曲線，可對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行有力的判別。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試儀，其特征在于:包括應(yīng)變計(jì)組(2)、應(yīng)變計(jì)盒(I)、應(yīng)力鉆孔解除設(shè)備(4)和應(yīng)變數(shù)據(jù)采集儀(5)，所述應(yīng)變計(jì)組(2)設(shè)置在應(yīng)變計(jì)盒(I)中，還包括導(dǎo)線，所述導(dǎo)線一端與應(yīng)變計(jì)組(2)電連接，另一端穿過應(yīng)力鉆孔解除設(shè)備(4)后與應(yīng)變數(shù)據(jù)采集儀(5)電連接。2.如權(quán)利要求1所述的巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試儀，其特征在于:所述應(yīng)變計(jì)盒(I)上還設(shè)置有快速接頭(3)，所述導(dǎo)線一端通過快速接頭(3)與應(yīng)變計(jì)盒(I)電連接。3.如權(quán)利要求2所述的巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試儀，其特征在于:所述應(yīng)變計(jì)盒(I)為一面開口的圓柱體空殼結(jié)構(gòu)，所述快速接頭(3)設(shè)置在所述圓柱體空殼的一個(gè)面上。4.巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試方法，其特征在于:包括以下幾個(gè)步驟: A、對(duì)待測(cè)試巖面進(jìn)行鑿平加工； B、將應(yīng)變計(jì)組(2)安裝在待測(cè)試巖面上； C、用應(yīng)變計(jì)盒(I)蓋住應(yīng)變計(jì)組(2)，并將應(yīng)變計(jì)盒(I)固定在待測(cè)試巖面上； D、安裝應(yīng)力鉆孔解除設(shè)備(4); E、用導(dǎo)線將應(yīng)變計(jì)組(2)和應(yīng)變數(shù)據(jù)采集儀(5)電連接； F、用應(yīng)力鉆孔解除設(shè)備(4)鉆進(jìn)待測(cè)試巖體中，并在鉆進(jìn)過程中采集待測(cè)試巖體應(yīng)變數(shù)據(jù)； G、測(cè)出巖體的彈性模量、和泊松比； H、計(jì)算測(cè)點(diǎn)平面應(yīng)力。5.如權(quán)利要求4所述的巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試方法，其特征在于:A步驟中對(duì)待測(cè)試巖面進(jìn)行鑿平加工的精度范圍為:平整度土0.1mm?0.3mm，總體起伏度彡5mm。6.如權(quán)利要求4所述的巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試方法，其特征在于:在F步驟中，每鉆進(jìn)Icm，采集一次應(yīng)變數(shù)據(jù)。7.如權(quán)利要求4所述的巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試方法，其特征在于:在F步驟中，鉆進(jìn)時(shí)間為7min?15min。8.如權(quán)利要求4所述的巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試方法，其特征在于:在A步驟打磨完成后，在打磨區(qū)域定水平線和中心點(diǎn)。9.如權(quán)利要求4所述的巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試方法，其特征在于:在C步驟中，采用粘貼的方式將應(yīng)變計(jì)組(2)安裝在待測(cè)試巖面上，粘貼時(shí)間為5min?15min。10.如權(quán)利要求4所述的巖體表面二次應(yīng)力測(cè)試方法，其特征在于:用環(huán)氧膠粘貼應(yīng)變計(jì)盒(I)，并用橡皮繩固定、固化，粘貼時(shí)間為5min?15min，固化時(shí)間為6小時(shí)?12小時(shí)。
【文檔編號(hào)】G01L1/22GK106066220SQ201610407422
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日 公開號(hào)201610407422.X, CN 106066220 A, CN 106066220A, CN 201610407422, CN-A-106066220, CN106066220 A, CN106066220A, CN201610407422, CN201610407422.X
【發(fā)明人】湯大明, 徐洪海, 全海, 來(lái)結(jié)合, 于新凱
【申請(qǐng)人】中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司