CN110376287B - 一种地应力测量用空芯包体安装质量检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种地应力测量用空芯包体安装质量检测装置及其检测方法，所述检测装置包括空芯包体应力计、超声波发射探头与超声波接收探头，所述超声波发射探头与超声波接收探头安装于所述空芯包体应力计的应变花尾部，并通过数据线与超声波发生器连接。本发明可在空芯包体应力计安装于钻孔内的情况下，收集应力花处超声波在空气中和在胶体中传播的时间和信号强弱，从而工作人员可通过对比这些信号辨别空芯包体安装质量好坏，提高测试成功率与准确率。
Description
技术领域
本发明涉及岩体地应力测试技术领域，更具体地，涉及一种地应力测量用空芯包体安装质量检测装置及检测方法。
背景技术
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，地应力测试是常用套孔应力解除法。套孔应力解除法主要步骤包括打大孔、孔底磨平、打小孔径定位孔、打小孔、安装空芯包体、套孔解除等。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。由于这些原因，在实际安装过程中，空芯包体的应变片一段未完全被胶体粘贴于岩体上或粘贴不饱满，导致测试数据不准确或重新安装，工期延长，测试成本增加。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种地应力测量用空芯包体安装质量检测装置及检测方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种地应力测试用空芯包体安装质量检测装置，包括空芯包体应力计，还包括超声波发射探头与超声波接收探头，所述超声波发射探头与超声波接收探头安装于所述空芯包体应力计的应变花尾部，并通过数据线与超声波发生器连接。
进一步地，所述超声波发射探头与超声波接收探头共设有三组，沿空芯包体应力计的环氧树脂筒呈120°分布
进一步地，所述环氧树脂筒内套装有塑料筒体。
进一步地，所述超声波发射、接收探头嵌入环氧树脂筒内，其上表面与套筒外壁组成平滑面，无凸起。
进一步地，所述超声波发射、接收探头下表面与塑料筒体之间存在缝隙。
进一步地，所述数据线设置于环氧树脂筒内部，沿筒轴向方向向外延伸。
基于以上技术方案所提供的检测装置，可提供一种地应力测试用空芯包体安装质量检测方法，具体方法步骤如下：
S1：按照传统的套孔应力解除法钻好大小同心孔、配胶、将空芯包体送入小孔，此时胶体还未挤出；
S2：将超声波发射器13通过数据线与超声波发射探头14、超声波接收探头15连接好；
S3：打开超声波发射器13的开关，在超声波发射探头14处激发出超声波，超声波在空气中传播至超声波接收探头15，在超声波发射器13的屏幕上显示超声波波形信号，保存好此波形信号，关闭超声波发射器13；
S4：用力推安装长杆将胶体挤出，等待5-6分钟，估计胶体沿空芯包体表面下流至应变花11、超声波发射探头14、超声波接收探头15固定处；
S5：再打开超声波发射器13的开关，在超声波发射探头14处激发出超声波，超声波在空气中或在胶体中传播至超声波接收探头15，在超声波发射器13的屏幕上显示超声波波形信号，保存好此波形信号；
S6：对比两次波形信号，并进行判断与计算。
本发明可在空芯包体应力计安装于钻孔内的情况下，收集应力花处超声波在空气中和在胶体中传播的时间和信号强弱，从而工作人员可通过对比这些信号辨别空芯包体安装质量好坏，提高测试成功率与准确率。
附图说明
图1为本发明所提供的检测装置结构示意图；
图2为空芯包体应变花与超声波发射探头、接收探头位置分布图；
图3为空芯包体A-A断面图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明作进一步说明。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。
如图1所示，一种地应力测量用空芯包体安装质量检测装置，包括空芯包体应力计，该空芯包体应力计与现有技术下的空芯包体应力计大致相似，包括导向头1、密封圈2、出胶孔3、柱塞4、固定销5、粘胶6、环氧树脂筒7、密封圈8、定向销9、导线10以及套装于环氧树脂筒7内部的塑料筒体16，设置于环氧树脂筒7表面的应变花11，本发明在应变花11的尾部设有超声波发射探头14与超声波接收探头15；超声波发射探头14与超声波接收探头15嵌入环氧树脂筒内，其上表面与环氧树脂套筒外壁形成平滑面，无凸起；其下表面与塑料筒体之间存在缝隙，这样设置的目的在于，不致使超声波发射探头14与超声波接收探头15，受到挤压而发生损坏，同时空芯包体应力计安装后，环氧树脂筒7与孔壁能完全贴合。
本实施例中共设有三组应变花11，每组应变花设有四个应变片，应变花11沿环氧树脂筒7圆周相隔120°粘贴，然后用一个环氧树脂浇注成厚度为0.5mm的外层使应变片嵌在桶壁内，同理，超声波发射探头14与超声波接收探头15也嵌入桶壁内，且两两为一组也沿环氧树脂筒7圆周相隔120°分布，对应每组应变花；超声波发射探头14与超声波接收探头15均通过沿环氧树脂筒7内壁走线的数据线12与超声波发射器13进行连接，其中超声波发射探头14受激发发射超声波信号，而超声波接收探头15接收该信号，并传递至超声波发射器13，可显示该信号的波形。
本发明的具体实施方式如下：
首先，按照传统的套孔应力解除法钻好大小同心孔，、配胶、将空芯包体送入小孔，具体而言：在环氧树脂筒7内腔装满粘胶6，柱塞4插入环氧树脂筒7内腔一定深度处，并用固定销5将其固定（固定销一般为易切断的铝丝），而后将空芯包体应力计送入钻孔内的预定位置，此时胶体还未挤出。
然后，将超声波发射器13通过数据线12与超声波发射探头14、超声波接收探头15连接好，打开超声波发射器13的开关，在超声波发射探头14处激发出超声波，超声波在空气中传播至超声波接收探头15，在超声波发射器13的屏幕上显示超声波波形信号，保存好此波形信号，关闭超声波发射器13。
之后，用力推安装长杆，其推动柱塞4，可切断固定销5，继续推进，粘胶6将被挤入柱塞4的小孔内，而后从出胶孔3流出，流入应力计与钻孔孔壁之间的间隙，等待5-6分钟，估计胶体沿空芯包体表面下流至应变花11、超声波发射探头14、超声波接收探头15的固定处。
然后，再打开超声波发射器13的开关，在超声波发射探头14处激发出超声波，超声波在空气中或在胶体中传播至超声波接收探头15，在超声波发射器13的屏幕上显示超声波波形信号，保存好此波形信号。
最后，对比两次波形信号，可以得到间隔时间、信号强弱信息，通过间隔时间、信号强弱来判别安装质量，具体判别方式如下：
（1）通过间隔时间判别：由于超声波发射探头14、超声波接收探头15位置固定，距离已知，再根据间隔时间，可得到超声波传输速度，如果此速度与实验室测定的胶体传播速度相当，说明空芯包体应变花部分粘贴好。
（2）通过波形信号强弱来判别：连续激发、接收超声波两分钟，看看波形幅值是否变化较大：如果波形变化较大，说明胶体正在流动，还没有完全覆盖好；如果波形幅值几乎没有变化，说明胶体已经完全覆盖好，即空芯包体应变花部分粘贴好。
同时结合两种方式进行判别，结果可以更准确，因超声波发射探头14、超声波接收探头15设置于应变花11的尾部，故两探头处被粘胶完全覆盖，就可判断离出胶孔3更近的各组应变花11上的应变片也已铺满粘胶。
显然，上述实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 (1)
1.一种基于地应力测量用空芯包体安装质量检测装置的检测方法，所述地应力测量用空芯包体安装质量检测装置包括空芯包体应力计、超声波发射探头（14）与超声波接收探头（15），所述空芯包体应力计包括导向头（1）、密封圈（2）、出胶孔（3）、柱塞（4）、固定销（5）、粘胶（6）、环氧树脂筒（7）、密封圈（8）、定向销（9）、导线（10）以及套装于环氧树脂筒（7）内部的塑料筒体（16），设置于环氧树脂筒（7）表面的应变花（11），所述超声波发射探头（14）与超声波接收探头（15）安装于所述空芯包体应力计的应变花（11）尾部，并通过数据线（12）与超声波发射器（13）连接；所述超声波发射探头（14）与超声波接收探头（15）共设有三组，沿空芯包体应力计的环氧树脂筒（7）呈120°分布，环氧树脂筒（7）内套装有塑料筒体（16），所述超声波发射探头（14）与超声波接收探头（15）嵌入环氧树脂筒（7）内，所述超声波发射探头（14）与超声波接收探头（15）的上表面与环氧树脂筒（7）外壁组成平滑面，无凸起，所述超声波发射探头（14）与超声波接收探头（15）的下表面与塑料筒体（16）之间存在缝隙，所述数据线（12）设置于环氧树脂筒（7）内部，沿筒轴向方向向外延伸；其特征在于，所述检测方法的步骤为：
S1：按照传统的套孔应力解除法钻好大小同心孔、配胶、将空芯包体应力计送入小孔，此时胶体还未挤出；
S2：将超声波发射器（13）通过数据线（12）与超声波发射探头（14）、超声波接收探头（15）连接好；
S3：打开超声波发射器（13）的开关，在超声波发射探头（14）处激发出超声波，超声波在空气中传播至超声波接收探头（15），在超声波发射器（13）的屏幕上显示超声波波形信号，保存好此波形信号，关闭超声波发射器（13）；
S4：用力推安装长杆将粘胶（6）挤出，等待5-6分钟，估计胶体沿空芯包体应力计表面下流至应变花（11）、超声波发射探头（14）、超声波接收探头（15）的固定处；
S5：再打开超声波发射器（13）的开关，在超声波发射探头（14）处激发出超声波，超声波在空气中或在胶体中传播至超声波接收探头（15），在超声波发射器（13）的屏幕上显示超声波波形信号，保存好此波形信号；
S6：对比两次波形信号，得到间隔时间、信号强弱信息，通过间隔时间、信号强弱来判别安装质量，具体判别方式如下：
通过间隔时间判别：由于超声波发射探头（14）、超声波接收探头（15）位置固定，距离已知，再根据间隔时间，可得到超声波传输速度，如果此速度与实验室测定的胶体传播速度相当，说明空芯包体应变花部分粘贴好；
通过波形信号强弱来判别：连续激发、接收超声波两分钟，看看波形幅值是否变化较大：如果波形变化较大，说明胶体正在流动，还没有完全覆盖好；如果波形幅值几乎没有变化，说明胶体已经完全覆盖好，即空芯包体应力计应变花部分粘贴好。
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