CN106194157B - 一种超磁致伸缩钻孔变模测量探头及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超磁致伸缩钻孔变模测量探头及测量方法，该探头包括外壳，外壳中部安装有横置的超磁致伸缩杆，超磁致伸缩杆外壁包裹有激励线圈，超磁致伸缩杆两端均安装有金属座，金属座靠近超磁致伸缩杆的一端均安装有传动齿轮，还包括两个电机，电机分别安装在激励线圈上下两侧，电机输出端为传动轴，传动轴末端固接有与传动齿轮相啮合的驱动齿轮，金属座外端设置有可伸缩的承压板，承压板与金属座通过螺纹连接，承压板外端中部安装有压力传感器，外壳内安装有导线，导线依次与两个电机、两个压力传感器和激励线圈相连。本发明具有操作方便、测量效率高、数据准确等优点，可广泛应用于岩体现场试验和检测试验工作。
Description
技术领域
本发明涉及工程勘探技术领域，具体涉及一种超磁致伸缩钻孔变模测量探头及测量方法。
背景技术
勘察试验中经常要利用地质钻孔来测试钻孔不同深度位置岩体的变形模量和弹性模量，常用的方法是钻孔弹模仪法，钻孔弹模仪是将一个微型液压仟斤顶安装地探头上，千斤顶的受力轴两端与一对半圆形承压板相连接，并安装相应的位移计，通过地面的加压油泵施加一组压力，同时读取相应的位移值，通过相应的弹性变形公式来计算岩体的变形模量和弹性模量，这种测量方法的缺点是：采用油压千斤顶体积大、需要油管与孔内探头相连接，测试现场设备多、程序繁杂，由于钻孔多为小孔径勘探孔，微型仟斤顶压力很难超30Mpa，无法测试硬质岩。
发明内容
本发明旨在提供一种超磁致伸缩钻孔变模测量探头及测量方法，以解决现有针对地质钻孔来测试不同深度岩体的变形模量和弹性模量时所存在的油压千斤顶体积大、测试现场设备多、程序繁杂、无法测试硬质岩等问题。
本发明是通过如下技术方案予以实现的：
一种超磁致伸缩钻孔变模测量探头，包括外壳，外壳中部安装有横置的超磁致伸缩杆，超磁致伸缩杆外壁包裹有激励线圈，超磁致伸缩杆两端均安装有金属座，金属座靠近超磁致伸缩杆的一端均安装有传动齿轮，还包括两个电机，电机分别安装在激励线圈上下两侧，电机输出端为传动轴，传动轴末端固接有与所述传动齿轮相啮合的驱动齿轮，金属座外端设置有可伸缩的承压板，承压板与金属座通过螺纹连接，承压板外端中部安装有压力传感器，外壳内安装有导线，导线依次与两个电机、两个压力传感器和激励线圈相连。
所述外壳的纵截面为椭圆形，横截面直径为50mm，纵截面高度为200-300mm。
所述外壳内还填入充填体。
采用上述超磁致伸缩钻孔变模测量探头的测量方法包括以下步骤：
(a)在需探测的底端开设待测钻孔，将探头下放到待测钻孔测试深度位置；
(b)将探头顶部的导线绕过设置与洞口的滑轮后与设置在地面的测量控制机相连；
(c)启动电机，电机带动驱动轴及驱动齿轮转动，驱动齿轮带动与其相啮合的传动齿轮转动进而带动金属座转动，随着金属座的转动，通过螺纹套接在其端部的承压板逐渐伸长并向两侧扩张，直到待测钻孔的内壁，直至探头稳固为止，关闭电机；
(d)根据岩石类型，设计一组与岩石类型相关的一组电流强度；
(e)在测量控制机上分别向激励线圈发送已设计好的电流，每个激励电流保持数十秒，同时由测量仪记录该激励电流下的压力传感器的数值；
(f)将该组位移和压力数值调入计算程序，即得到该点的变模值。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明提供的超磁致伸缩钻孔变模测量探头及测量方法，可以完成钻孔中测量岩体的变型模量或弹性模量，有效解决了传统微型油压仟斤顶弹模仪存在的缺点，且本发明具有操作方便、测量效率高、数据准确等优点，可广泛应用于岩体现场试验和检测试验工作。
附图说明
图1是本发明的结构图；
图2是本发明的伸张状态图；
图3是本发明的使用状态图；
图中：1-电机，2-驱动齿轮，3-传动齿轮，4-承压板，5-激励线圈，6-超磁致伸缩杆，7-压力传感器，8-金属座，9-导线，10-充填体，11-传动轴，12-外壳，13-待测钻孔，14-滑轮，15-控制器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述；
如图1所示，本发明提供的超磁致伸缩钻孔变模测量探头，包括外壳12，外壳12中部安装有横置的超磁致伸缩杆6，超磁致伸缩杆6外壁包裹有激励线圈5，超磁致伸缩杆6两端均安装有金属座8，金属座8靠近超磁致伸缩杆6的一端均安装有传动齿轮3，还包括两个电机1，电机1分别安装在激励线圈5上下两侧，电机1输出端为传动轴11，传动轴11末端固接有与所述传动齿轮3相啮合的驱动齿轮2，金属座8外端设置有可伸缩的承压板4，承压板4与金属座8通过螺纹连接，承压板4外端中部安装有压力传感器7，外壳12内安装有导线9，导线9依次与两个电机1、两个压力传感器7和激励线圈5相连。
所述外壳12的纵截面为椭圆形，横截面直径为50mm，纵截面高度为200-300mm。
所述外壳12内还填入充填体10。
采用上述超磁致伸缩钻孔变模测量探头的测量方法包括以下步骤：
(a)在需探测的底端开设待测钻孔13，将探头下放到待测钻孔13测试深度位置；
(b)将探头顶部的导线9绕过设置与洞口的滑轮14后与设置在地面的测量控制机15相连，如图3所示；
(c)启动电机1，电机1带动驱动轴11及驱动齿轮2转动，驱动齿轮2带动与其相啮合的传动齿轮3转动进而带动金属座8转动，随着金属座8的转动，通过螺纹套接在其端部的承压板4逐渐伸长并向两侧扩张，直到待测钻孔13的内壁，直至探头且呈如图2所示状态的稳固为止，关闭电机1；
(d)根据岩石类型，设计一组与岩石类型相关的一组电流强度；
(e)在测量控制机15上分别向激励线圈5发送已设计好的电流，每个激励电流保持数十秒，同时由测量仪记录该激励电流下的压力传感器7的数值；
(f)将该组位移和压力数值调入计算程序，即得到该点的变模值。
Claims (3)
1.一种超磁致伸缩钻孔变模测量探头，其特征在于：包括外壳(12)，外壳(12)中部安装有横置的超磁致伸缩杆(6)，超磁致伸缩杆(6)外壁包裹有激励线圈(5)，超磁致伸缩杆(6)两端均安装有金属座(8)，金属座(8)靠近超磁致伸缩杆(6)的一端均安装有传动齿轮(3)，还包括两个电机(1)，电机(1)分别安装在激励线圈(5)上下两侧，电机(1)输出端为传动轴(11)，传动轴(11)末端固接有与所述传动齿轮(3)相啮合的驱动齿轮(2)，金属座(8)外端设置有可伸缩的承压板(4)，承压板(4)与金属座(8)通过螺纹连接，承压板(4)外端中部安装有压力传感器(7)，外壳(12)内安装有导线(9)，导线(9)依次与两个电机(1)、两个压力传感器(7)和激励线圈(5)相连；
所述的超磁致伸缩钻孔变模测量探头的测量方法，包括以下步骤：(a)在需探测的底端开设待测钻孔(13)，将探头下放到待测钻孔(13)测试深度位置；(b)将探头顶部的导线(9)绕过设置与洞口的滑轮(14)后与设置在地面的测量控制机(15)相连；(c)启动电机(1)，电机(1)带动传动轴(11)及驱动齿轮(2)转动，驱动齿轮(2)带动与其相啮合的传动齿轮(3)转动进而带动金属座(8)转动，随着金属座(8)的转动，通过螺纹套接在其端部的承压板(4)逐渐伸长并向两侧扩张，直到待测钻孔(13)的内壁，直至探头稳固为止，关闭电机(1)；(d)根据岩石类型，设计一组与岩石类型相关的一组电流强度；(e)在测量控制机(15)上分别向激励线圈(5)发送已设计好的电流，每个激励电流保持数十秒，同时由测量仪记录该激励电流下的压力传感器(7)的数值；(f)将可伸缩的承压板(4)在电机启动后逐渐伸长向两侧扩张所产生的位移和压力数值调入计算程序，即得到探头稳固后超磁致伸缩钻孔变模测量探头在待测钻孔（13）内所处位置的变模值。
2.根据权利要求1所述的超磁致伸缩钻孔变模测量探头，其特征在于：所述外壳(12)的纵截面为椭圆形，横截面直径为50mm，纵截面高度为200-300mm。
3.根据权利要求1所述的超磁致伸缩钻孔变模测量探头，其特征在于：所述外壳(12)内还填入充填体(10)。
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