CN106066220A - 岩体表面二次应力测试仪和岩体表面二次应力测试方法 - Google Patents

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徐洪海
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    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
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Abstract

本发明公开了一种岩体表面二次应力测试仪和岩体表面二次应力测试方法，尤其是一种用于洞室岩体表面应力测试领域的岩体表面二次应力测试仪和岩体表面二次应力测试方法。本发明提供一种可以准确获取应力的岩体表面二次应力测试仪，包括应变计组、应变计盒、应力钻孔解除设备和数据采集仪。本发明还提供了一种可以准确获取应力的岩体表面二次应力测试方法，包括以下几个步骤：A、凿平；B、安装应变计组；C、固定应变计盒；D、安装钻孔设备；E、连接数据采集仪；F、采集数据；G、测出E、μ值；H、计算测点平面应力。本申请使应变计盒的外壳和应变计组分离受力，避免了测试时传导线触力影响，同时防潮、防水。从而保证数据准确性。

Description

岩体表面二次应力测试仪和岩体表面二次应力测试方法
技术领域
本发明涉及一种岩体表面二次应力测试仪和岩体表面二次应力测试方法，尤其是一种用于洞室岩体表面应力测试领域的岩体表面二次应力测试仪和岩体表面二次应力测试方法。
背景技术
洞室岩体由于开挖，破坏了岩体原有应力状态，使其应力产生了重分布，重分布后的应力状态即为二次应力状态。近年来随着我国水电站、铁路交通及公路交通等工程的不断高速发展，其地下洞室尺寸及隧道埋深也不断突破，由岩体应力释放、重分布带来的问题也越来越多，特别是在高初始应力区。目前，工程中是通过在洞室及隧道岩壁埋设应力计及应变计的方法来了解应力情况的，但这种方法，只能了解仪埋设后，围岩应力随时间的变化情况，并不能知晓仪埋设时应力的及时量值基数情况，而要知道应力的及时量值大小，只有通过现场二次应力测试，而岩体表面二次应力测试又是比较经济、快捷的现场二次应力测试方法。但现有技术中还没有一种可以实时，准确获取应力解除过程线的岩体表面二次应力测试仪和岩体表面二次应力测试方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以实时，准确获取应力解除过程线的岩体表面二次应力测试仪和岩体表面二次应力测试方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的岩体表面二次应力测试仪，包括应变计组、应变计盒、应力钻孔解除设备和应变数据采集仪，所述应变计组设置在应变计盒中，还包括导线，所述导线一端与应变计组电连接，另一端穿过应力钻孔解除设备后与应变数据采集仪电连接。
进一步的是，所述应变计盒上还设置有快速接头，所述导线一端通过快速接头与应变计盒电连接。
进一步的是，所述应变计盒为一面开口的圆柱体空壳结构，所述快速接头设置在所述圆柱体空壳的一个面上。
本发明还提供了一种可以实时，准确获取应力解除过程线的岩体表面二次应力测试方法，包括以下几个步骤：
A、对待测试岩面进行凿平加工；
B、将应变计组安装在待测试岩面上；
C、用应变计盒盖住应变计组，并将应变计盒固定在待测试岩面上；
D、安装应力钻孔解除设备；
E、用导线将应变计组和应变数据采集仪电连接；
F、用应力钻孔解除设备钻进待测试岩体中，并在钻进过程中采集待测试岩体应变数据；
G、测出岩体的弹性模量、和泊松比；
H、计算测点平面应力。
进一步的是，A步骤中对待测试岩面进行凿平加工的精度范围为：平整度±0.1mm～0.3mm，总体起伏度≤5mm。
进一步的是，在F步骤中，每钻进1cm，采集一次应变数据。
进一步的是，在F步骤中，钻进时间为7min～15min。
进一步的是，在A步骤打磨完成后，在打磨区域定水平线和中心点。
进一步的是，在C步骤中，采用粘贴的方式将应变计组安装在待测试岩面上，粘贴时间为5min～15min。
进一步的是，用环氧胶粘贴应变计盒，并用橡皮绳固定、固化，粘贴时间为5min～15min，固化时间为6小时～12小时。
本发明的有益效果是：采用本申请的岩体表面二次应力测试仪和和岩体表面二次应力测试方法，将应变计组设置在应变计盒中，使应变计盒的外壳和应变计组分离受力，避免了测试时传导线触力影响，同时防潮、防水，从而保证整个测试过程能在均匀解除表面应力的情况下获取岩体表面应力解除全过程曲线，可对测试数据进行有力的判别。
附图说明
图1是本发明的结构示意；
图中零部件、部位及编号：应变计盒1、应变计组2、快速接头3、应力钻孔解除设备4、应变数据采集仪5。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的岩体表面二次应力测试仪，包括应变计组2、应变计盒1、应力钻孔解除设备4和应变数据采集仪5，所述应变计组2设置在应变计盒1中，还包括导线，所述导线一端与应变计组2电连接，另一端穿过应力钻孔解除设备4后与应变数据采集仪5电连接。应变计组2用来测量岩体的应变量，应力钻孔解除设备4是通过钻孔切断测试岩体部分与其它岩体部分结构联系的钻孔设备，应变数据采集仪5用于将应变计组2测得的电信号采集起来转换成数字信号并储存起来。还可以在应变数据采集仪5上设置显示设备，将经过采集和转换的信号直观地显示出来。采用前述结构可以是应变计盒1的外壳和应变计组2分离受力，避免了测试时传导线触力影响，同时防潮、防水，从而保证整个测试过程能在均匀解除表面应力的情况下获取岩体表面应力解除全过程曲线，可对测试数据进行有力的判别。在采集完岩体应变数据后，钻取φ50mm岩芯，切割打磨岩芯成φ50mm×100mm标件，在弹性模量反力装置上对岩芯进行加卸载试验，测出E、μ值，结合测出的应变数据得到应力解除过程线的岩体表面二次应力。
所述应变计盒1上还设置有快速接头3，所述导线一端通过快速接头3与应变计盒1电连接。通过快速接头3可以快速方便地将数据采集仪和应变计盒1中的应变计组2连接在一起，方便的设备的拆卸与安装。
所述应变计盒1为一面开口的圆柱体空壳结构，所述快速接头3设置在所述圆柱体空壳的一个面上。采用一面开口的圆柱体空壳结构可以先将应变计组2粘贴在经处理后的岩面上，再将应变计盒1粘贴在岩面上，并用应变计盒1罩住应变计组2，既实现了应变计盒1的外壳和应变计组2分离受力，又实现了防潮、防水的作用。
本申请的岩体表面二次应力测试方法，包括以下几个步骤：
A、对待测试岩面进行凿平加工；
B、将应变计组2安装在待测试岩面上；
C、用应变计盒1盖住应变计组2，并将应变计盒1固定在待测试岩面上；
D、安装应力钻孔解除设备4；
E、用导线将应变计组2和应变数据采集仪5电连接；
F、用应力钻孔解除设备4钻进待测试岩体中，并在钻进过程中采集待测试岩体应变数据；
G、测出岩体的弹性模量、和泊松比；
H、计算测点平面应力。
由于本申请采用了应变计组2和应变计盒1分别固定在待测岩面上的方法，使应变计盒1的外壳和应变计组2分离受力，避免了测试时传导线触力影响，同时防潮、防水，从而保证整个测试过程能在均匀解除表面应力的情况下获取岩体表面应力解除全过程曲线，可对测试数据进行有力的判别。
A步骤中对待测试岩面进行凿平加工的精度范围为：平整度±0.1mm～0.3mm，总体起伏度≤5mm。采用前述加工精度可以保证安装后应变测试数据的准确度。
在F步骤中，每钻进1cm，采集一次应变数据。
在F步骤中，钻进时间为7min～15min。采用前述钻进1cm，采集一次应变数据的方法及钻进时间，可以保证经济准确的获取岩体表面应力解除全过程曲线。
在A步骤打磨完成后，在打磨区域定水平线和中心点。在打磨区域定水平线和中心点可以帮助操作人员将应变计组2准确安装在待测试的岩面上。
在C步骤中，采用粘贴的方式将应变计组2安装在待测试岩面上，粘贴时间为5min～15min。
用环氧胶粘贴应变计盒1，并用橡皮绳固定、固化，粘贴时间为5min～15min，固化时间为6小时～12小时。采用前述固定方法可以准确、牢靠地将应变计组2和应变计盒1固定在待测试的岩面上。
本申请的表面二次应力测试仪设备的使用程如下：首先，用岩面凿平工具对试点面进行加工，加工顺序为初步凿平，精细凿平，粗、细磨，精细打磨水磨，最终达到的效果为平整度±0.1mm～0.3mm，总体起伏度≤5mm。然后将打磨区域定水平线和中心点、酒精清洗，贴应变计组22快速粘贴，再用环氧胶粘贴应变计盒11，并用橡皮绳固定、固化。粘贴时间5～15min，固化时间6～12小时。在固化同时将应力钻孔解除设备44安装好，固化后通过快速接头33将导线连接好，从解除设备的钻具中引出连到、应变数据采集仪5上，每钻进1cm，采集一次数据并存储可任意确定采集时机。解除时间一般7～15min。在解除完成后，取下应变计盒11，换小钻头，原位同心钻取φ50mm岩芯，切割打磨岩芯成φ50mm×100mm标件可根据需要钻取加工若干件，在弹性模量反力装置上对岩芯进行加卸载试验，测出E、μ值。绘制应力解除曲线，判断测值的可靠性，计算测点平面应力。该应变计盒11的外壳和应变计组22分离受力，避免了测试时传导线触力影响，同时防潮、防水，从而保证整个测试过程能在均匀解除表面应力的情况下获取岩体表面应力解除全过程曲线，可对测试数据进行有力的判别。

Claims (10)

1.岩体表面二次应力测试仪，其特征在于：包括应变计组(2)、应变计盒(1)、应力钻孔解除设备(4)和应变数据采集仪(5)，所述应变计组(2)设置在应变计盒(1)中，还包括导线，所述导线一端与应变计组(2)电连接，另一端穿过应力钻孔解除设备(4)后与应变数据采集仪(5)电连接。
2.如权利要求1所述的岩体表面二次应力测试仪，其特征在于：所述应变计盒(1)上还设置有快速接头(3)，所述导线一端通过快速接头(3)与应变计盒(1)电连接。
3.如权利要求2所述的岩体表面二次应力测试仪，其特征在于：所述应变计盒(1)为一面开口的圆柱体空壳结构，所述快速接头(3)设置在所述圆柱体空壳的一个面上。
4.岩体表面二次应力测试方法，其特征在于：包括以下几个步骤：
A、对待测试岩面进行凿平加工；
B、将应变计组(2)安装在待测试岩面上；
C、用应变计盒(1)盖住应变计组(2)，并将应变计盒(1)固定在待测试岩面上；
D、安装应力钻孔解除设备(4)；
E、用导线将应变计组(2)和应变数据采集仪(5)电连接；
F、用应力钻孔解除设备(4)钻进待测试岩体中，并在钻进过程中采集待测试岩体应变数据；
G、测出岩体的弹性模量、和泊松比；
H、计算测点平面应力。
5.如权利要求4所述的岩体表面二次应力测试方法，其特征在于：A步骤中对待测试岩面进行凿平加工的精度范围为：平整度±0.1mm～0.3mm，总体起伏度≤5mm。
6.如权利要求4所述的岩体表面二次应力测试方法，其特征在于：在F步骤中，每钻进1cm，采集一次应变数据。
7.如权利要求4所述的岩体表面二次应力测试方法，其特征在于：在F步骤中，钻进时间为7min～15min。
8.如权利要求4所述的岩体表面二次应力测试方法，其特征在于：在A步骤打磨完成后，在打磨区域定水平线和中心点。
9.如权利要求4所述的岩体表面二次应力测试方法，其特征在于：在C步骤中，采用粘贴的方式将应变计组(2)安装在待测试岩面上，粘贴时间为5min～15min。
10.如权利要求4所述的岩体表面二次应力测试方法，其特征在于：用环氧胶粘贴应变计盒(1)，并用橡皮绳固定、固化，粘贴时间为5min～15min，固化时间为6小时～12小时。
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