CN104729969A - 围岩应力扰动程度测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种围岩应力扰动程度测试装置。本发明的目的是提供一种围岩应力扰动程度测试装置，以简单、迅速、直接的评价围岩的应力扰动程度，不对围岩状态产生影响。本发明的技术方案是：置于围岩钻孔内的封隔装置和置于围岩外的供气装置，封隔装置包括两个用于封堵围岩钻孔的封隔器，两封隔器之间形成承压段空腔，供气装置包括氮气罐，该氮气罐经输气泵、输气管、流量传感器、逆止阀连通多通转换开关，并经多通转换开关分成三条支路，一条支路经输气管连通承压段空腔，另两条支路经输气管分别连通两个封隔器，每条支路的输气管上均设有截止阀和卸压阀；多通转换开关上设有检测各输气管内气压的压力传感器，该压力传感器与压力表和记录仪电连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种围岩应力扰动程度测试装置。适用于地下工程领域。
背景技术
地下工程开挖以后围岩会出现应力重分布，应力的重新分布将导致围岩出现不可恢复损伤，这些损伤主要是由于内部裂纹扩展所引起的，因此会使围岩的内部结构也产生永久性变化。这些变化所导致的围岩力学和水力学特性变化可以被直接定量测试，如裂纹数量统计、声波测试、声发射监测、渗透试验等。
由于围岩受应力重分布影响的不同，在围岩应力扰动区内也会出现不同的扰动程度，靠近边墙的围岩通常受扰动影响较大，出现明显的破裂损伤；距离边墙较远的围岩，则受损较轻。由于应力扰动程度的不同，上述的测试方法在推广应用于现场时，普遍存在一定的局限性，例如只有当裂纹张开，才能出现波速降低现象，而应力扰动较小的区域，裂纹的张开度普遍偏小甚至紧闭，并不会导致围岩波速的变化。再比如说，利用水的渗透性变化测试时，由于岩石水理性质的变化会导致二次测试时的不准确，尤其是对于软岩，这种影响更加明显，甚至会导致无法完成后续的测试。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、成本较低的围岩应力扰动程度测试装置，以简单、迅速、直接的评价围岩的应力扰动程度，不对围岩状态产生影响。
本发明所采用的技术方案是：一种围岩应力扰动程度测试装置，其特征在于：包括置于围岩钻孔内的封隔装置和置于围岩外的供气装置，所述封隔装置包括两个用于封堵围岩钻孔的封隔器，两封隔器之间形成承压段空腔，所述供气装置包括氮气罐，该氮气罐经输气泵、输气管、流量传感器、逆止阀连通多通转换开关，并经多通转换开关分成三条支路，一条支路经输气管连通承压段空腔，另两条支路经输气管分别连通两个封隔器，每条支路的输气管上均设有截止阀和卸压阀；所述多通转换开关上设有检测各输气管内气压的压力传感器，该压力传感器与压力表和记录仪电连接。
所述封隔器为充气可膨胀的橡胶塞。
位于承压段空腔内的输气管上开有若干透气孔。
本发明的有益效果是：本发明中气体渗透性测试不会对围岩状态产生影响，可以反复进行测试，而利用液体渗透性进行测试，会改变围岩的状态，例如水会使围岩饱和。由于应力重分布造成损伤，导致围岩内部结构发生变化，气体渗透性测试相比于其它测试方法，会更加直接地表示出来。本发明岩壁受力范围较广(测试段长可达达1m或者更长)，从而避免了“点”应力状态的局限性和地质条件不均匀的影响。本发明不需要围岩力学参数参与计算，可避免由力学取值不准确而引起的误差。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例为一种围岩应力扰动程度测试装置，该装置包括置于围岩上钻孔13内的封隔装置和置于围岩外的供气装置。
其中封隔装置采用过双封法，通过两个封隔器12对钻孔13进行封隔，两封隔器12之间形成承压段空腔131，将测试段岩体封隔起来。本实施例中封隔器12采用充气可膨胀的橡胶塞，在橡胶塞充气加压膨胀后封堵钻孔13。
供气装置包括氮气罐1，本例为便于气泵启动和用电安全，配置了多通转换开关6。氮气罐1通过输气泵2、输气管4、流量传感器3、逆止阀5连通多通转换开关6，并经多通转换开关6分成三条支路，一条支路经输气管4、截止阀10、卸压阀11连通承压段空腔131，并在位于承压段空腔内的输气管4上开有若干透气孔4－1，另两条支路经输气管4、截止阀10、泄压阀11分别连通作为封隔器的两个橡胶塞。本例在多通转换开关6上安装有压力传感器7，该压力传感器检测各输气管4的气压，压力传感器与压力表8和记录仪9电连接。
本实施例中供气装置的供压压力要求大约2倍上覆岩体自重，以克服地应力的影响，使气体溢出。本例中输气管4采用的钢管端部采用外螺纹，接头为内螺纹，密封采用在钢管外螺纹上缠绕生料带，及钢管端部加垫尼龙或钢垫片，此种结构的压力钢管最高测试压力为30～40MPa。
本实施例提出的气体渗透性测试方法为气体压力衰减测试，通过在测试区域提供一个初始压力，测试随着气体从周围岩体渗出所导致的压力衰减，具体方法如下：
在地下工程的边墙进行垂直钻孔，钻孔13深度为2倍地下洞室跨度(应力扰动区深度不会超过2倍洞径)，孔径为90mm，以便于作为封隔器12的橡胶塞安装；
通过钻杆将两个可膨胀的橡胶塞放置到选定的测试段，加压使其膨胀，形成承压段空腔131；
开启输气泵2对承压段空腔131注气加压，钻孔孔壁承受逐渐增强的气压作用，当压力达到临界破裂压力，孔壁沿阻力最小的方向出现破裂，并在垂直于横截面上最小主应力的平面内延伸；
由于孔壁出现破裂，气体渗出，导致气体压力值出现下降，记录气体输入量和时间的关系；
在不同钻孔深度处，放置封隔器12，进行加压测试，形成不同深度处气体渗出速率汇总。将最深孔底处的测试结果作为基础，与其余深度处测试结果进行对比，便可以获得不同应力扰动程度评价。
Claims (3)
1.一种围岩应力扰动程度测试装置，其特征在于：包括置于围岩钻孔(13)内的封隔装置和置于围岩外的供气装置，所述封隔装置包括两个用于封堵围岩钻孔(13)的封隔器(12)，两封隔器(12)之间形成承压段空腔(131)，所述供气装置包括氮气罐(1)，该氮气罐经输气泵(2)、输气管(4)、流量传感器(3)、逆止阀(5)连通多通转换开关(6)，并经多通转换开关(6)分成三条支路，一条支路经输气管(4)连通承压段空腔(131)，另两条支路经输气管(4)分别连通两个封隔器(12)，每条支路的输气管(4)上均设有截止阀(10)和卸压阀(11)；所述多通转换开关(6)上设有检测各输气管内气压的压力传感器(7)，该压力传感器与压力表(8)和记录仪(9)电连接。
2.根据权利要求1所述的围岩应力扰动程度测试装置，其特征在于：所述封隔器(12)为充气可膨胀的橡胶塞。
3.根据权利要求1或2所述的围岩应力扰动程度测试装置，其特征在于：位于承压段空腔(131)内的输气管(4)上开有若干透气孔(4－1)。
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|---|---|
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105806712A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-07-27 | 浙江华东工程安全技术有限公司 | 孔内水压力测试装置及测试系统 |
| CN106289943A (zh) * | 2016-07-25 | 2017-01-04 | 西南石油大学 | 钻井扰动下井周围岩应力实时监测实验系统 |
| CN108801505A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-11-13 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 扰动应力测量的单元体法及装置 |
| CN109469479A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-03-15 | 天地科技股份有限公司 | 水压致裂地应力测量系统及方法 |
| CN109655369A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-04-19 | 山东理工大学 | 一种工程岩体围岩完整性及松动圈测试方法 |
| CN109682740A (zh) * | 2019-02-11 | 2019-04-26 | 河海大学 | 一种确定错动带非线性流渗透参数的方法 |
| CN110018103A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-07-16 | 江西理工大学 | 一种建筑地基现场渗透试验装置及其试验方法 |
| CN110553954A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-12-10 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 一种确定含超大粒径巨粒土的颗粒级配的方法 |
| CN111537439A (zh) * | 2020-05-09 | 2020-08-14 | 广东省特种设备检测研究院 | 一种承压设备缺陷自动识别及评定的系统及方法 |
| CN115656011A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-01-31 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | 一种地下储气洞岩体气密性原位测试系统及测试方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101824999A (zh) * | 2009-03-04 | 2010-09-08 | 中矿龙科能源科技（北京）有限公司 | 穿层孔测定煤层瓦斯压力技术 |
| CN103115843A (zh) * | 2012-12-26 | 2013-05-22 | 中国人民解放军63653部队 | 一种岩体气体渗透率现场原位测量方法 |
| CN103217131A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-07-24 | 中国矿业大学(北京) | 一种围岩松动圈的测试方法及测试设备 |
| CN204536163U (zh) * | 2015-03-24 | 2015-08-05 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 围岩应力扰动程度测试装置 |
-
2015
- 2015-03-23 CN CN201510127511.4A patent/CN104729969B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101824999A (zh) * | 2009-03-04 | 2010-09-08 | 中矿龙科能源科技（北京）有限公司 | 穿层孔测定煤层瓦斯压力技术 |
| CN103115843A (zh) * | 2012-12-26 | 2013-05-22 | 中国人民解放军63653部队 | 一种岩体气体渗透率现场原位测量方法 |
| CN103217131A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-07-24 | 中国矿业大学(北京) | 一种围岩松动圈的测试方法及测试设备 |
| CN204536163U (zh) * | 2015-03-24 | 2015-08-05 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 围岩应力扰动程度测试装置 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| 刘长友等: "《安全高效矿井开采概论》", 31 May 2012 * |
| 周楚良: "《矿山压力实测技术》", 31 December 1988 * |
| 李奎: "天然气管道设备静密封与无泄漏管理", 《天然气与石油》 * |
| 李飞: ""韩国背后岭隧道水压致裂法地应力测量与围岩稳定研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 * |
| 谢雪梅等: "含二氧化碳和水蒸气的氮气增压输送液氮模拟试验", 《低温工程》 * |
| 赵明国等: "《石油工程实验》", 28 February 2014 * |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105806712A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-07-27 | 浙江华东工程安全技术有限公司 | 孔内水压力测试装置及测试系统 |
| CN105806712B (zh) * | 2016-05-13 | 2019-06-21 | 浙江华东工程安全技术有限公司 | 孔内水压力测试装置及测试系统 |
| CN106289943B (zh) * | 2016-07-25 | 2019-09-03 | 西南石油大学 | 钻井扰动下井周围岩应力实时监测实验系统 |
| CN106289943A (zh) * | 2016-07-25 | 2017-01-04 | 西南石油大学 | 钻井扰动下井周围岩应力实时监测实验系统 |
| CN108801505A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-11-13 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 扰动应力测量的单元体法及装置 |
| CN108801505B (zh) * | 2018-06-11 | 2019-11-29 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 扰动应力测量的单元体法及装置 |
| CN109469479A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-03-15 | 天地科技股份有限公司 | 水压致裂地应力测量系统及方法 |
| CN109655369A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-04-19 | 山东理工大学 | 一种工程岩体围岩完整性及松动圈测试方法 |
| CN109655369B (zh) * | 2019-01-22 | 2021-05-25 | 山东理工大学 | 一种工程岩体围岩完整性及松动圈测试方法 |
| CN109682740A (zh) * | 2019-02-11 | 2019-04-26 | 河海大学 | 一种确定错动带非线性流渗透参数的方法 |
| CN109682740B (zh) * | 2019-02-11 | 2021-11-30 | 河海大学 | 一种确定错动带非线性流渗透参数的方法 |
| CN110018103A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-07-16 | 江西理工大学 | 一种建筑地基现场渗透试验装置及其试验方法 |
| CN110018103B (zh) * | 2019-04-25 | 2021-08-03 | 江西理工大学 | 一种建筑地基现场渗透试验装置及其试验方法 |
| CN110553954A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-12-10 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 一种确定含超大粒径巨粒土的颗粒级配的方法 |
| CN110553954B (zh) * | 2019-08-22 | 2021-09-28 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 一种确定含超大粒径巨粒土的颗粒级配的方法 |
| CN111537439A (zh) * | 2020-05-09 | 2020-08-14 | 广东省特种设备检测研究院 | 一种承压设备缺陷自动识别及评定的系统及方法 |
| CN115656011A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-01-31 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | 一种地下储气洞岩体气密性原位测试系统及测试方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104729969B (zh) | 2018-03-13 |
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