CN109341922B - 地应力测试用空芯包体小孔安装对中调整装置和使用方法 - Google Patents

地应力测试用空芯包体小孔安装对中调整装置和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于岩体地应力测试技术领域，公开一种地应力测试用空芯包体小孔安装对中调整装置和使用方法，包括空芯包体应力计，空芯包体应力计的导向杆第一端部处安装有至少两个可通过充气朝小孔径向发生膨胀来调节导向杆位置的调位脚，各调位脚对应接有通气管，通气管末端连有充气装置，导向杆第二端部处设有可视化系统用于探测小孔环境。通过设置调位脚及可对调位脚充气的充气装置，结合可视化系统即时监测导向杆与小孔中心的相对位置状况，可适时调整导向杆作位置偏移，快速完成空芯包体与小孔的对中安装，且可一次对中安装到位，装置整体结构简单，辅助对中安装过程简便。

Description

地应力测试用空芯包体小孔安装对中调整装置和使用方法
技术领域
本发明涉及岩体地应力测试技术领域，具体地，涉及一种地应力测试用空芯包体小孔安装对中调整装置和使用方法。
背景技术
地应力测试是工程岩体稳定性分析及工程设计的重要参数。目前，地应力测试使用较广的方法是套孔应力解除法。套孔应力解除法主要测试步骤如下：①钻孔：先钻大直径的孔，达到一定深度后利用磨孔钻头将大孔孔底磨成圆锥体，再钻小直径的同心小孔；②安装空芯包体；③套孔应力解除。但在实际工程中安装好空芯包体比较困难，主要原因有：①在实际钻孔过程中很难保证大孔和小孔是同心孔；②安装支架偏小，导致空芯包体偏向一侧；③大孔到小孔间的过渡圆锥形孔壁不光滑，存在台阶变化。实际测试中由于这些原因导致空芯包体安装常常不能一次到位，致使安装过程反复，测试成本增加。
发明内容
本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种操作简单、可快速实现对中小孔安装、一次成功率高的地应力测试用空芯包体小孔安装对中调整装置。
本发明同时提供所述地应力测试用空芯包体小孔安装对中调整装置的使用方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种地应力测试用空芯包体小孔安装对中调整装置，包括空芯包体应力计，空芯包体应力计的导向杆第一端部处安装有至少两个可通过充气朝小孔径向发生膨胀来调节导向杆位置的调位脚，各调位脚对应接有通气管，通气管末端连有充气装置，导向杆第二端部处设有可视化系统用于探测小孔环境。
进一步地，调位脚通过套圈安装至导向杆外周，多个调位脚和套圈一体化设计。
更进一步地，多根通气管集成为一根总通气管，总通气管内腔横截面被均分为多等分，每等分内腔对应一分通气管，多个分通气管在总通气管末端呈分散状各自与充气装置相接。
再进一步地，总通气管的各分通气管分散起始点与对应充气装置之间分别设有一个用于控制气流出入的充气开关。
再进一步地，总通气管由与调位脚相接的充气接口和与充气接口连接的加长管段组成。
优选地，加长管段由一端与充气接口相接的可伸缩管及与可伸缩管另一端相连的加长段组成。
还进一步地，调位脚为三个。
进一步地，可视化系统包括设于导向杆第二端部的摄像头和与摄像头信号连接的显示器。
上述地应力测试用空芯包体小孔安装对中调整装置的使用方法包括以下步骤：
S1.将通气管与调位脚连接好，通过充气装置往通气管中预压入气体使调位脚膨胀，以便将调位脚与通气管一一对应并做好对应标记；
S2.通过可视化系统获悉导向杆与小孔的相对位置情况，根据得到的相对位置信息对导向杆作出位置调整直至与小孔位置对中，导向杆进行位置调整的方式为根据偏移方向往对应通气管中充入气体；
S3.导向杆与小孔对中后，慢慢推动空芯包体应力计的安装杆，使导向杆第二端部进入小孔；
S4.当调位脚接近小孔孔口时，将调位脚内气体排空，使导向杆顺利进入小孔。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1）通过设置调位脚及可对调位脚充气的充气装置，结合可视化系统即时监测导向杆与小孔中心的相对位置状况，可适时调整导向杆作位置偏移，快速完成空芯包体与小孔的对中安装，且可一次对中安装到位，小孔安装对中调整装置整体结构简单，辅助对中安装过程简便；
2）多个调位脚一体化设计且通过套圈整体套设在导向杆上，一方面可使各调位脚安装至导向杆的操作简单快捷，另一方面可确保各调位脚位于导向杆的径向平面上，可使调位基准一致，进一步保证对中效果；
3）将多根通气管集成为一根总通气管，降低了本小孔安装对中调整装置的安装复杂度，无需多次接管，且无过多管道散乱布置，使小孔安装对中调整装置整体呈现简洁效果；
4）引入充气开关，在调位脚充好需要的气量进行导向杆对中调整时，可通过关闭充气开关来防止调位脚内气流逃逸，直至对中调整完成；
5）本小孔安装对中调整装置的调位脚数量优选为三个，可在最省零部件数量的基础上达到最佳充气对中调整效果，三个调位脚即可兼顾各偏移方位的对中调整；
6）总通气管由充气接口、可伸缩管、加长段组合连接，操作者可根据测试实际需要选择合适长度的管段相接，小孔安装对中调整装置适用性强，且测试完后各管段拆卸方便，也可方便各管段的收纳。
附图说明
图1为实施例1所述的地应力测试用空芯包体小孔安装对中调整装置的结构示意图；
图2为图1中A-A剖视图；
图3为图1中B-B剖视图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
提供一种地应力测试用空芯包体小孔安装对中调整装置，如图1所示，其包括空芯包体应力计，空芯包体应力计包括安装杆（图1中未示出）、内部装有粘胶11的环氧树脂筒12、与环氧树脂筒12配合用于注胶的柱塞13和与柱塞自由端相连的导向杆14，这里的空芯包体应力计与现有技术中常见的空芯包体应力计结构相同，在此不对其结构作过多描述；导向杆14第一端部处安装有三个可通过充气进而朝小孔径向发生膨胀来调节导向杆在小孔中位置的调位脚21，导向杆14的第一端部为圆柱形杆端部，各调位脚21分别具有可往脚内输送气流的通气管，通气管末端连有充气装置23，导向杆14第二端部处设有可视化系统用于探测小孔环境及导向杆与小孔的偏移和对中情况，导向杆14的第二端部为尖头端部。
具体地，充气装置即为常见的打气筒之类的可将气体压入管道的装置，充气装置一般由人工控制，操作者根据可视化系统提供的位置信息来操作对应的充气装置，使相应的调位脚膨胀，进而使导向杆发生上、下、左或右向移动，实现其与小孔对中的目的。
调位脚21的具体形状不作限制，可以为指南针的指针般尖尖的形状，也可为长圆形形状等。
为使三个调位脚21能简单快捷地安装至导向杆14上，在此引入一个套圈24，调位脚21通过套圈24安装至导向杆14外周，套圈24可为一个可伸缩皮筋，三个调位脚21和套圈24一体化设计，当然，套圈是不具备充气内腔的，通过将套圈24轻松箍至导向杆14上即可一次性完成三个调位脚21的定位。此外，调位脚和套圈整体设置还可确保各调位脚位于导向杆的径向平面上，可使导向杆调位时调位基准一致，有效确保最终对中效果。
本实施例为简化小孔安装对中调整装置结构，采取将各调位脚21的通气管集成为一根总通气管22的方式，总通气管整体大致呈圆柱形结构，其内腔横截面被均分为三等分，每等分内腔对应一分通气管221（分通气管即与调位脚一一对应的通气管），三个分通气管在总通气管22末端呈分散状各自与充气装置23相接。此时，一体化设计的三个调位脚仅具有一个气体通入口，但该气体通入口可将通入的气体输送至对应的调位脚，三个调位脚相互之间始终是不互通的，也就是说，三个调位脚的内腔壁在气体通入口处是相隔离的。
总通气管22由与气体通入口固定相接的充气接口222和与充气接口连接的加长管段组成，加长管段实际上由一端与充气接口222相接的可伸缩管223及与可伸缩管另一端相连的加长段224组成，事实上，充气接口与气体通入口也是一体化成型的，加长段224外径与充气接口222外径相同，该两者的内周结构也完全相同，可伸缩管223外径稍大于充气接口222外径，充气接口222朝向可伸缩管223的端部、加长段224朝向可伸缩管223的端部均具有一截可嵌设进可伸缩管223的衔接段，衔接段具体为三个分内腔相互独立，即分内腔腔壁之间是分离的，如此两个衔接段在分别嵌入可伸缩管223两端时，可使其各分内腔腔壁贴合可伸缩管223两端的分内腔腔壁插入，最终达到很好的衔接效果，充入各分通气管的气体不会窜气。
为降低人工操作的劳动强度，同时也为确保在往对应调位脚内压入需要量的气体后能稳定保持其内气体量，本实施例的在三个分通气管221的分散起始点与对应充气装置23之间分别设有一个用于控制气流出入的充气开关25，充气开关即为常见的关断阀，如厨房天然气通入管道中设置的气流关断阀，通过操作对应充气开关，可对对应分通气管施行充气或放弃操作。
可视化系统包括设于导向杆尖头端部的摄像头31和与摄像头信号连接的显示器32，显示器设置在孔外，便于操作者观察。
实施例2
在采用传统的套孔应力解除法钻好大小同心孔后，将实施例1中所述小孔安装对中调整装置的可视化系统与导向杆连接好，将与调位脚一体化的套圈也安装至导向杆上，往空芯包体的环氧树脂筒中装入粘胶，将柱塞与环氧树脂筒通过固定销连接好，接下来进入具体小孔安装对中操作，具体步骤如下：
S1.将总通气管与一体化的调位脚连接好，逐个操作充气装置往总通气管中预压入气体使各调位脚膨胀，将各调位脚与对应的分通气管及对应的充气装置一一对应并做好对应标记；
S2.操作安装杆，将空芯包体送入大孔底部，使得导向杆尖头端部处在圆锥形孔底部，通过可视化系统获悉导向杆与小孔的相对位置情况，如判断导向杆是处偏上、偏下、对中、偏左还是偏右的哪种情况，根据得到的相对位置信息对导向杆作出位置调整直至与小孔位置对中，当然如果本身已是对中的则无需调整，导向杆进行位置调整的具体方式为根据其偏移方向情况往朝向该偏移方向的调位脚相对应通气管中充入气体，即充入气体使三个调位脚中的一个或两个膨胀，同时结合拧动充气开关来封闭充入的气体，使导向杆前端可以作上下左右的移动，直至与小孔对中；
S3.导向杆与小孔对中后，慢慢推动空芯包体应力计的安装杆，使导向杆尖头端部进入小孔；
S4.事先根据导向杆尖头端部与调位脚安装位置之间的距离估算调位脚到达小孔孔口的时间，当调位脚接近小孔孔口时，打开充气开关，使调位脚内气体可随着导向杆的慢慢推进而排空空瘪，此后导向杆可顺利进入小孔，慢慢推动安装杆，到达需要的安装位置后，再大力推安装杆使粘胶被挤出，从而将空芯包体与小孔围岩粘连。
S4.待粘胶干固后，稍稍向孔外抽动安装杆即可将安装杆撤出，拉扯总通气管的加长段，可使加长段与可伸缩管脱离。
总体来说，本小孔安装对中操作简单，步骤较少，但对中效果较优，且可一次对中到位，无需重复劳动。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种地应力测试用空芯包体小孔安装对中调整装置，其特征在于，包括空芯包体应力计，空芯包体应力计的导向杆第一端部处安装有至少两个可通过充气朝小孔径向发生膨胀来调节导向杆位置的调位脚，各调位脚对应接有通气管，通气管末端连有充气装置，导向杆第二端部处设有可视化系统用于探测小孔环境；
使用步骤包括：
S1.将通气管与调位脚连接好，通过充气装置往通气管中预压入气体使调位脚膨胀，以便将调位脚与通气管一一对应并做好对应标记；
S2.通过可视化系统获悉导向杆与小孔的相对位置情况，根据得到的相对位置信息对导向杆作出位置调整直至与小孔位置对中，导向杆进行位置调整的方式为根据偏移方向往对应通气管中充入气体；
S3.导向杆与小孔对中后，慢慢推动空芯包体应力计的安装杆，使导向杆第二端部进入小孔；
S4.当调位脚接近小孔孔口时，将调位脚内气体排空，使导向杆顺利进入小孔。
2.根据权利要求1所述的地应力测试用空芯包体小孔安装对中调整装置，其特征在于，调位脚通过套圈安装至导向杆外周，多个调位脚和套圈一体化设计。
3.根据权利要求2所述的地应力测试用空芯包体小孔安装对中调整装置，其特征在于，多根通气管集成为一根总通气管，总通气管内腔横截面被均分为多等分，每等分内腔对应一分通气管，多个分通气管在总通气管末端呈分散状各自与充气装置相接。
4.根据权利要求3所述的地应力测试用空芯包体小孔安装对中调整装置，其特征在于，总通气管的各分通气管分散起始点与对应充气装置之间分别设有一个用于控制气流出入的充气开关。
5.根据权利要求3所述的地应力测试用空芯包体小孔安装对中调整装置，其特征在于，总通气管由与调位脚相接的充气接口和与充气接口连接的加长管段组成。
6.根据权利要求5所述的地应力测试用空芯包体小孔安装对中调整装置，其特征在于，加长管段由一端与充气接口相接的可伸缩管及与可伸缩管另一端相连的加长段组成。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的地应力测试用空芯包体小孔安装对中调整装置，其特征在于，调位脚为三个。
8.根据权利要求1所述的地应力测试用空芯包体小孔安装对中调整装置，其特征在于，可视化系统包括设于导向杆末端的摄像头和与摄像头信号连接的显示器。
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