CN110907085A - 一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，包括打捞头，打捞头与电路保护壳体上部的锲形固定环的环口密封连接，电路保护壳体的中部设置有防水保护盖，电路保护壳体的底部设置有密封挡水环，轴向支撑杆与密封挡水环的内环之间密封连接，轴向支撑杆底部设置有变形感应计，变形感应计的周向设置有多个感应元件，轴向形变传力触头和径向形变传力触头分别与对应的感应元件相抵，本发明能同时有效地获取钻孔多个径向与多个轴向的位移形变量；设计巧妙，构思严密，结构体系简单，易于实施。

Description

一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置

技术领域

本发明属于应力测量领域，具体涉及一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，能够同时精细感知钻孔轴向与径向三个不同方位的钻孔形变量，实现了单钻孔中的三维地应力测量；突破了以往在单钻孔中轴向变形测试困难以及装置固定复杂性的问题，提高了测量效率和节省了测量成本，推动了地应力测试技术的进一步发展。

背景技术

地应力广泛存在，但难以获取和揭示，同时它对深部工程的规划、设计和决策又起着重要的作用。随着人类向深部地壳的不断探索，地应力的重要性日益显现，特别是地应力测量在岩土工程和地球科学的研究中具有重要的意义，因此，近几十年来地应力测量工作日益受到国内外学术界和工程界的重视，获得了迅速的发展。目前，已有多个国家开展了地应力测量工作，测量方法有十余类，测量仪器近百种。相继出现的各种测量方法归纳起来大致分为两大类：直接法测量和间接法测量。其中直接法测量分为：扁千斤顶法、刚性包体应力计法、水压致裂法、声发射法；间接法测量包括：套孔应力解除法、局部应力解除法、应变松弛测量法、地球物理探测法。目前国内外主要采用两种应力测量方法：应力(应变)解除法和水压致裂法。解除法分三种：变形计法、应变计法和应力计法，其中变形计法和应变计法应用较广。现已出现单钻孔测定三维应力的应变计方法，但缺点是精度和可靠性不高，操麻烦。

钻孔变形法操作相对便利，精度和可靠性较高，可用于深孔和超深孔测试，但传统的探测设备在一次解除试验仅能测定一点的平面应力。因此，发展一种通过一次解除既能获得三维地应力，且操作方便、精度高、可靠性好的测试技术及其相应的测试设备具有重要的实际意义。单钻孔测定三维地应力的变形计法的理论分析早在二十世纪60年代就由日本学者平松良雄基本完成，即只需要在三个径向变形的基础上，再测三个轴向或斜向变形即可满足要求，但多年来一直未见实际应用报导。其主要原因是斜向和轴向元件在套钻解除过程中不好固定，若采用特制的加压机构，则体积太大，中心孔大，套钻孔就必须大，而钻孔费用高。因此，如何突破长期以来困扰着在单钻孔中轴向变形测试困难以及装置固定复杂性的问题，实现深孔和超深孔的高效地应力测试，是地应力测试技术发展的重要方向。

鉴于目前在单钻孔中采用钻孔变形法测量三维地应力存在的问题，本发明提出了一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，通过在装置的底部及头部布设膨胀层与锲形固定环来实现整套测量装置的居中固定，在刚进入测量阶段时，膨胀层在设定的时间内遇水膨胀，与钻孔岩壁紧贴，在锲形固定环与膨胀层的共同作用下，能够确保装置底部的钻孔轴向变形感知部件与装置中部的钻孔径向变形感知部件均处于钻孔居中的位置，从而能够有效感知在地应力解除后引起钻孔岩壁的轴向与径向形变，轴向变形感知传力杆的底部与钻孔岩壁抱紧，当岩壁在地应力作用下还未发生轴向形变时，轴向变形感知传力杆在轴向推力弹簧的推力作用下，轴向变形感知传力杆处于整套探测装置测量行程的最远位置，轴向形变推力感知头对应传力控制头的最大直径位置，轴向形变传力触头处于与所对应的变形感应计刚接触的位置，此刻，轴向形变传力触头所对应的变形感应计未感知到变形，即此刻该方位的轴向变形量为0，当岩壁在地应力作用下还未发生径向形变时，径向触针感知触头刚好与钻孔岩壁接触，此刻，径向形变传力触头所对应的变形感应计未感知到变形，即此刻钻孔在该方位的径向变形量为0；当整套装置进入测试过程中，即钻孔外围进行应力解除，地应力平衡发生了破坏，钻孔轴向与钻孔径向均会发生形变，岩壁在地应力作用下发生轴向与径向形变，轴向变形感知传力杆在膨胀层的作用下与对应的岩壁同步沿轴向向上运动，轴向形变推力感知头所对应传力控制头的外径变小，在轴向形变推力弹簧的推力作用下，轴向形变推力感知头沿径向向内运动，并保存与传力控制头紧贴，轴向触针限位台带动轴向形变传力杆沿径向向内运动，轴向形变传力触头挤压所对应的变形感应计，通过对变形感应计的数据换算，可以获取轴向形变传力触头沿径向的变形量M，若记轴向形变传力触头的最大行程量为a，传力控制头的最大外径与最小外径高度差为b，那么根据关系换算，可以计算出该方位的轴向变形感知传力杆在轴向上的变形量为b*M/a，即该方向上的轴向变形量为b*M/a，在钻孔径向上，岩壁径向发生形变，钻孔孔形受到挤压变形，径向触针感知触头感知岩壁的径向变形，径向触针感知触头的径向移动带动径向形变传力触头发生形变，径向形变传力触头所对应的变形感应计感知到变形，通过对变形感应计的数据换算，可以获取径向形变传力触头沿径向的变形量N，即在该方向上的径向变形量为N，通过对三个轴向形变传力触头和三个径向形变传力触头的变形量读取，根据钻孔变形法即可计算出该钻孔该测量位置所对应的三维地应力大小及方向，该装置的优点在于：1)结构简单。由简单机械构件组成的感知钻孔轴向形变的钻孔轴向变形感知部件与感知钻孔径向形变的钻孔径向变形感知部件，巧妙地利用

倒锥型的变径传力控制头与轴向形变推力杆、轴向形变传力杆之间的机械结构关系，实现了将钻孔轴向形变精确地转化为轴向形变传力触头的径向移动，从而使变形感应计能够同时有效地获取钻孔三个径向与三个轴向的位移形变量，为钻孔形变法提供了较为精确的基础数据，实现单钻孔的三维地应力测量；2)操作方便。操作方便，容易实现，在测试钻孔成孔后，只需要通过打捞器将整套装置下放到测试钻孔中，即可实时记录因地应力变化引起的钻孔轴向与径向位移变化量，从而反演和技术出钻孔在该位置的地应力大小与方向；3)可靠性高。采用结构简易的机械部件更容易适应深孔的复杂测量环境，测量操作过程更可靠；4)对环境要求低。利用顶部的锲形固定环和底部的膨胀层来实现整套测量装置的孔内扶正，克服了岩层软硬的环境影响，同时也避免了外部解除钻孔过程中所带来的机械振动。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供了一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，构思新颖、设计巧妙、结构合理、可靠度高、易于实现，突破了长期以来困扰着钻孔在单钻孔中轴向变形测试困难以及装置固定复杂性的问题，实现深孔和超深孔的三维地应力测量，使基于钻孔变形法的三维地应力测量装置能够成为新一代深孔三维地应力测量装置，具有广阔的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施：

一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，包括打捞头，打捞头与电路保护壳体上部的锲形固定环的环口密封连接，电路保护壳体的中部设置有防水保护盖，电路保护壳体的底部设置有密封挡水环，轴向支撑杆与密封挡水环的内环之间密封连接，轴向支撑杆底部设置有变形感应计，变形感应计的周向设置有多个感应元件，轴向形变传力触头和径向形变传力触头分别与对应的感应元件相抵，各个感应元件与电路装置连接，电路装置设置在密封挡水环和防水保护盖之间。

一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，还包括径向触针保护壳体，径向触针保护壳体的顶端与电路保护壳体的底端连接，径向触针保护壳体周向设置有多个贯通径向触针保护壳体侧壁的径向触针滑动孔，每个径向触针滑动孔内设置有径向形变感知触针，径向形变感知触针的外端伸出径向触针保护壳体外侧且设置有径向触针感知触头，径向形变传力触头设置在径向形变感知触针的内端，径向形变感知触针上套设有径向形变推力弹簧，径向形变推力弹簧一端与径向形变感知触针外壁连接，另一端与径向触针滑动孔的内壁连接。

一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，还包括径向触针限位卡座，径向触针限位卡座包括径向触针限位座和径向触针限位环，径向触针限位环设置在径向触针保护壳体内侧，径向触针限位座固定在径向触针保护壳体底侧，径向触针限位环与径向触针限位座连接，径向触针限位环上设置有与径向触针滑动孔位置对应的径向触针限位孔。

一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，还包括轴向感知部件保护壳体和轴向变形感知传力杆，

轴向感知部件保护壳体顶部与径向触针保护壳体底部连接，轴向感知部件保护壳体的底面开设有轴向活塞孔，

轴向变形感知传力杆为多个且个数与轴向形变传力触头的个数一致，轴向变形感知传力杆包括依次连接的膨胀层连接块、推力柱、轴向活塞部和传力控制头，

各个轴向变形感知传力杆的膨胀层连接块拼合为圆柱形，各个膨胀层连接块的外侧均设置有膨胀层，

各个轴向变形感知传力杆的轴向活塞部拼合为圆柱形活塞，圆柱形活塞位于轴向活塞孔中，

各个轴向变形感知传力杆的推力柱上均套设有轴向推力弹簧，轴向推力弹簧的两端分别与轴向感知部件保护壳体的底部和对应的膨胀层连接块的顶部相抵，

各个轴向变形感知传力杆的传力控制头拼合为倒锥形传力头，倒锥形传力头的中部为三角柱状的定位销插入孔，三角柱状的周向定位销的底端插入到定位销插入孔中，周向定位销的顶端与轴向支撑杆连接，

轴向感知部件保护壳体的内侧布设有与传力控制头弹性相抵的轴向形变推力杆，轴向形变推力杆上套设固定轴向形变传力杆，轴向形变传力杆的轴向形变传力触头与对应的变形感应计的感应元件相抵。

一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，还包括布设在轴向感知部件保护壳体的内侧的轴向触针保护壳体，轴向触针滑动孔贯穿轴向触针保护壳体的侧壁，轴向形变推力杆设置在轴向触针滑动孔内，轴向形变推力杆一端与轴向形变推力弹簧一端连接，轴向形变推力弹簧另一端与轴向感知部件保护壳体的内侧相抵，轴向形变传力杆套设固定在轴向形变推力杆上。

如上所述的轴向触针滑动孔的内壁沿轴向触针滑动孔轴向方向设有轴向触针限位键槽，轴向形变推力杆底部设置有轴向触针限位键，轴向触针限位键设置在轴向触针限位键槽中。

一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，还包括轴向触针限位卡座，轴向触针限位卡座包括轴向触针限位座和轴向触针限位环，轴向触针限位环位于轴向触针保护壳体的内侧，轴向触针限位座固定在触针保护壳体的底侧，轴向触针限位环与轴向触针限位座连接，轴向触针限位环上开设有与轴向触针滑动孔对应的轴向触针限位孔。

如上所述的轴向触针保护壳体的顶部设置有轴向触针保护壳体定向销，径向触针保护壳体的底面设置有与轴向触针保护壳体定向销对应的轴向触针保护壳体定向槽，轴向触针保护壳体的顶面与径向触针保护壳体的底面之间粘接。

本发明相对于现有技术具有以下优势：

1、本发明利用机械构件之间的相互配合，使变形感应计能够同时有效地获取钻孔多个径向与多个轴向的位移形变量；

2、本发明机械结构简便，操作方便，容易实现；

3、本发明提高了单钻孔中轴向变形的测量精度，对成测量钻孔环境要求不高；

4、本发明的构思严密、设计巧妙、尺寸合理；

5、本发明的结构体系和总体布局简单，易于实施。

总之，本发明提供了一种采用底部布设膨胀层与顶部布设锲形固定环的方式来固定整套测量装置，巧妙地利用倒锥型的倒锥形传力头与轴向形变推力杆、轴向形变传力杆之间的机械结构关系，实现了将钻孔轴向形变精确地转化为轴向形变传力触头的径向移动，从而使变形感应计能够同时有效地获取钻孔三个径向与三个轴向的位移形变量，为钻孔形变法提供了较为精确的基础数据，达到单钻孔测量三维地应力的目的，本发明能够有效提高单钻孔三维地应力测量的精度和效率，设计巧妙，构思严密，结构体系简单，易于实施。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为钻孔轴向变形感知部件结构示意图；

图3为钻孔径向变形感知部件结构示意图；

图4为钻孔变形量采集部件结构示意图，(a)为主视图和(b)为侧视图；

图5为轴向变形感知传力杆结构主视图；

图6为轴向变形感知传力杆结构俯视图；

图7为轴向感知部件保护壳体结构示意图；

图8为限位盖结构示意图；

图9为三个限位盖组装示意图；

图10为轴向触针限位卡座结构示意图；

图11为轴向形变感知触针结构示意图；

图12为轴向形变推力杆结构示意图；

图13为轴向形变传力杆结构示意图；

图14为轴向形变传力杆主视图；

图15为轴向触针保护壳体结构示意图；

图16为径向触针限位卡座结构示意图；

图17为径向触针保护壳体结构示意图；

图18为径向形变感知触针结构示意图；

图19为信号采集传感器结构示意图；

图20为电路保护壳体结构示意图；

图21为防水保护盖结构示意图；

图22为打捞头结构示意图；

图23为本发明测量起始状态示意图；

图24为径向形变传力触头和轴向形变传力触头测量起始状态示意图；

图25为本发明测量中状态示意图；

图26为径向形变传力触头和轴向形变传力触头测量中状态示意图；

图中：1-钻孔轴向变形感知部件；2-钻孔径向变形感知部件；3-钻孔变形量采集部件；11-轴向变形感知传力杆；12-轴向推力弹簧；13-轴向感知部件保护壳体；14-限位盖；15-轴向触针限位卡座；16-轴向形变感知触针；17-轴向触针保护壳体；18-周向定位销；21-径向触针限位卡座；22-径向触针保护壳体；23-径向形变感知触针；24-径向形变推力弹簧；31-信号采集传感器；32-电路保护壳体；33-电路装置；34-防水保护盖；35-打捞头；111-膨胀层；112-推力柱；113-轴向活塞部；114-限位槽；115-传力控制头；116-膨胀层连接块；131-轴向保护壳体内丝扣；132-轴向活塞孔；141-限位台；142-限位片；151-轴向触针限位座；152-轴向触针限位环；153-轴向触针限位孔；161-轴向形变推力弹簧；162-轴向形变推力杆；163-轴向形变传力杆；171-轴向触针限位键槽；172-轴向触针滑动孔；173-轴向触针保护壳体定向销；211-径向触针限位座；212-径向触针限位环；213-径向触针限位孔；221-轴向触针保护壳体定向槽；222-轴向保护壳体外丝扣；223-径向触针一级滑动孔；224-径向触针二级滑动孔；225-径向触针三级滑动孔；226-径向保护壳体外丝扣；231-径向触针感知触头；232-径向触针三级限位柱；233-径向触针二级限位柱；234-径向触针一级限位柱；235-径向形变传力触头；311-变形感应计；312-轴向支撑杆；321-径向保护壳体内丝扣；322-密封挡水环；323-静态密封槽；324-防水保护内丝扣；325-锲形固定环；326-打捞头内丝扣；341-防水保护密封槽；342-防水保护外丝扣；351-打捞头外丝扣；352-打捞头帽；1621-轴向形变推力槽；1622-轴向形变推力台；1623-轴向触针限位键；1624-轴向触针限位卡环；1625-轴向触针限位台；1626-轴向形变推力柱；1627-轴向形变推力感知头；1631-轴向形变传环；1632-轴向形变传力孔；1633-轴向形变传力板；1634-轴向形变传力触头；

具体实施方式

下面结合附图和实施示例对本发明进一步说明：

如图1所示，一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，包括位于装置底部的钻孔轴向变形感知部件1；位于装置中部的钻孔径向变形感知部件2；位于装置顶部的钻孔变形量采集部件3；

如图2所示，钻孔轴向变形感知部件1包括轴向变形感知传力杆11、轴向推力弹簧12、轴向感知部件保护壳体13、限位盖14、轴向触针限位卡座15、轴向形变感知触针16、轴向触针保护壳体17和周向定位销18。

如图5所示，轴向变形感知传力杆11位于钻孔轴向变形感知部件1的底部，三个轴向变形感知传力杆11呈圆周360度均匀分布，三个轴向变形感知传力杆11装配完成后呈变径的圆柱状，在轴向变形感知传力杆11的底部外沿布设有膨胀层111，轴向变形感知传力杆11包括依次连接的膨胀层连接块116、推力柱112、轴向活塞部113和传力控制头115，膨胀层连接块116外侧设置有膨胀层111，三个膨胀层连接块围成圆柱状，三个推力杆112沿圆柱状空间的外侧周向均匀分布，三个轴向活塞部113围成圆柱形活塞，轴向活塞部113上开设有限位槽114，在轴向变形感知传力杆11的中间部位布设有推力柱112，推力柱112上方与轴向活塞部113连接，在轴向活塞部113的上方设有限位槽114，轴向变形感知传力杆11的顶部设有传力控制头115，三个传力控制头115的外侧围成倒锥形传力头，倒锥形传力头与轴向活塞部113连接的一端至另一端外径依次变大，中间外径线性过渡，三个传力控制头115的内侧围成用于插入周向定位销18的定位销插入孔，定位销插入孔与周向定位销18形状适配，周向定位销18呈三角柱状，三角柱状是三面柱体，即五面体，如图6所示，周向定位销18插入定位销插入孔中，防止三个轴向变形感知传力杆11周向旋转，在推力柱112的外围套设有轴向推力弹簧12，轴向推力弹簧12一端与轴向感知部件保护壳体13连接，轴向推力弹簧12另一端与膨胀层连接块116连接。

如图7所示，钻孔轴向变形感知部件1的上方为整体呈筒状的轴向感知部件保护壳体13，轴向感知部件保护壳体13的底部中心位置开设有轴向活塞孔132，在轴向感知部件保护壳体13的顶端为开口端且开口端的内侧设有轴向保护壳体内丝扣131，轴向活塞部113设置在轴向活塞孔132中。

如图15所示，在轴向感知部件保护壳体13的顶端内侧布设有轴向触针保护壳体17，轴向触针保护壳体17呈圆环状，在轴向触针保护壳体17的顶部布设有三个轴向触针保护壳体定向销173，在轴向触针保护壳体17的下部布设有三个贯通轴向触针保护壳体17的侧壁的轴向触针滑动孔172，在轴向触针滑动孔172的内壁沿轴向触针滑动孔172轴向方向设有轴向触针限位键槽171，如图11所示，在轴向触针滑动孔172内部安装有轴向形变感知触针16，轴向形变感知触针16包括轴向形变推力弹簧161、轴向形变推力杆162和轴向形变传力杆163，轴向形变推力弹簧161一端套设在轴向形变推力杆162的外端，轴向形变推力弹簧161另一端与轴向感知部件保护壳体13上部内壁相抵。轴向形变推力杆162的内端套设固定轴向形变传力杆163，轴向形变推力杆162的内端贯穿轴向形变传力杆163与对应的传力控制头115外侧相抵。轴向形变推力杆162外侧设置有卡设在轴向触针限位键槽171内的轴向触针限位键1623。轴向形变推力杆162可沿轴向触针限位键槽171在内壁沿轴向触针滑动孔172内往复运动。

如图12所示，轴向形变推力杆162包括轴向形变推力柱1626，轴向形变推力柱1626自外端至内端依次设置有轴向形变推力槽1621、轴向形变推力台1622、轴向触针限位卡环1624和轴向触针限位台1625，轴向形变推力弹簧161一端套设固定在轴向形变推力槽1621上并与轴向形变推力台1622相抵，轴向触针限位台1625位于轴向形变传力杆163外侧并与轴向形变传力杆163外侧相抵，轴向形变推力柱1626的内端套设轴向形变传力杆163，轴向形变推力柱1626的内端的端头贯穿轴向形变传力杆163并设置有轴向形变推力感知头1627，轴向形变推力感知头1627与对应的传力控制头115外侧相抵，轴向形变推力台1622上设置有与轴向触针限位键槽171适配的轴向触针限位键1623，轴向形变推力感知头1627呈半球状。

如图13所示，轴向形变传力杆163包括轴向形变传环1631、轴向形变传力板1633和轴向形变传力触头1634，轴向形变传环1631通过中部的轴向形变传力孔1632套设固定在轴向形变推力杆162内端，轴向形变传环1631的环侧与轴向形变传力板1633的下部连接，轴向形变传力板1633的上部的内侧与轴向形变传力触头1634连接，轴向形变传力触头1634呈横向设置的圆柱状，轴向形变传力触头1634的内端的端面为与变形感应计311适配的圆弧面。轴向形变传力触头1634与变形感应计311对应的感应元件相抵。

如图10所示，轴向触针限位卡座15包括轴向触针限位座151和轴向触针限位环152，轴向触针限位环152位于轴向触针保护壳体17的内侧，轴向触针限位座151成环状固定在触针保护壳体17的底侧，轴向触针限位环152与轴向触针限位座151的内环连接，轴向触针限位环152上开设有与轴向触针滑动孔172对应的轴向触针限位孔153，本实施例中，轴向触针限位环152上布设有三个360度周向均匀分布的轴向触针限位孔153。

如图8，图9所示，限位盖14包括限位片142和限位台141，限位片142嵌设固定在限位槽114中，限位台141位于轴向活塞部113的侧部。限位台141的外径大于轴向活塞孔132的内径，限位片142和限位台141可以限制轴向变形感知传力杆11与轴向感知部件保护壳体13之间的轴向相对位置。

如图3，图17所示，钻孔径向变形感知部件2包括径向触针限位卡座21、径向触针保护壳体22、径向形变感知触针23。径向触针保护壳体22呈圆环状，径向触针保护壳体22的底面设置有与三个轴向触针保护壳体定向销173一一对应的三个轴向触针保护壳体定向槽221，轴向触针保护壳体定向销173嵌入到对应的轴向触针保护壳体定向槽221中，径向触针保护壳体22的底部外侧设置有与轴向保护壳体内丝扣131适配的轴向保护壳体外丝扣222，径向触针保护壳体22的底部通过轴向保护壳体内丝扣131、轴向保护壳体外丝扣222与轴向感知部件保护壳体13的顶端连接，轴向触针保护壳体定向销173与轴向触针保护壳体定向槽221相配合的目的是确保径向形变传力触头235与轴向形变传力触头1634在装配完成后为指定的分布位置，在确定好径向形变传力触头235与轴向形变传力触头1634的分布位置之后，布设和加工轴向触针保护壳体定向销173与轴向触针保护壳体定向槽221，从而保证轴向触针保护壳体定向销173刚好插入到轴向触针保护壳体定向槽221中，并在轴向触针保护壳体17的顶面和径向触针保护壳体22的底面之间均匀涂上强力胶水，确保径向形变传力触头235与轴向形变传力触头1634在装配完成后不会发生相对周向运动，由于轴向感知部件保护壳体13与轴向触针保护壳体17之间只是接触，而不存在周向约束，轴向感知部件保护壳体13在通过轴向保护壳体内丝扣131与轴向保护壳体外丝扣222旋转装配时，不会影响径向形变传力触头235与轴向形变传力触头1634的分布位置，径向触针保护壳体22周向设置有三个贯通径向触针保护壳体22侧壁的径向触针滑动孔，每个径向触针滑动孔均包括依次连通的径向触针一级滑动孔223、径向触针二级滑动孔224和径向触针三级滑动孔225，径向触针一级滑动孔223、径向触针二级滑动孔224和径向触针三级滑动孔225自径向触针滑动孔的内孔端至外孔端依次分布，径向触针一级滑动孔223、径向触针二级滑动孔224和径向触针三级滑动孔225的孔径依次增大，本实施例中，三个径向触针滑动孔沿径向触针保护壳体22周向360度均匀分布，径向触针一级滑动孔223、径向触针二级滑动孔224、径向触针三级滑动孔225同中心轴线，径向触针保护壳体22的顶部外侧设有径向保护壳体外丝扣226。

如图3，图18所示，径向触针滑动孔中设置有径向形变感知触针23，径向形变感知触针23的外端设置有径向触针感知触头231，径向触针感知触头231的外端为半球形，径向形变感知触针23的内端设置有径向形变传力触头235，径向形变传力触头235呈横向设置的圆柱状，径向形变传力触头235的内端的端面为与变形感应计311的对应的感应元件适配的圆弧面，径向形变感知触针23的外形与径向触针滑动孔适配，径向形变推力弹簧24一端套设固定在径向形变感知触针23上，另一端与触针一级滑动孔223的外端的端面相抵，在本实施例中，径向形变感知触针23包括外径分别与径向触针一级滑动孔223、径向触针二级滑动孔224和径向触针三级滑动孔225适配的径向触针一级限位柱234、径向触针二级限位柱233和径向触针三级限位柱232，在径向触针二级限位柱233的外围装有径向形变推力弹簧24，径向形变推力弹簧24一端与三级限位柱232的内端端面相抵或连接，径向形变推力弹簧24另一端与一级滑动孔223的外端的端面相抵或连接。

如图26所示，轴向形变传力触头1634和径向形变传力触头235均分别与变形感应计311对应的感应元件相抵，三个轴向形变传力触头1634和三个径向形变传力触头235在变形感应计311的周向是错开分布的，即相邻两个轴向形变传力触头1634之间的夹角为120度，相邻两个径向形变传力触头235之间的夹角为120度，相邻轴向形变传力触头1634和径向形变传力触头235之间的夹角为60度，变形感应计311的周向为六个感应元件，三个轴向形变传力触头1634和三个径向形变传力触头235分别与对应的感应元件相抵。周向定位销18与轴向支撑杆312连接，轴向支撑杆312与变形感应计311连接。

如图16所示，径向触针限位卡座21包括径向触针限位座211和径向触针限位环212，径向触针限位环212设置在径向触针保护壳体22内侧，径向触针限位座211为环形且固定在径向触针保护壳体22底侧，径向触针限位座211与径向触针限位环212连接，在径向触针限位环212上设置有与径向触针滑动孔位置对应的径向触针限位孔213，在本实施例中，径向触针限位孔213为三个且360度周向均匀分布在径向触针限位环212上，径向触针限位孔213的下部为半圆形缺口，径向触针限位孔213的上部为矩形缺口。

如图4所示，钻孔变形量采集部件3包括信号采集传感器31、电路保护壳体32、电路装置33、防水保护盖34和打捞头35。

电路保护壳体32的底部内侧设置有密封挡水环322，密封挡水环322的中心设置有信号采集传感器31，信号采集传感器31包括轴向支撑杆312和变形感应计311，轴向支撑杆312的顶端与密封挡水环322的中心连接，轴向支撑杆312的底端与变形感应计311的顶部连接，电路保护壳体32内还设置有防水保护盖34，电路装置33设置在密封挡水环322和防水保护盖34之间，用于采集变形感应计311的各个感应元件监测的应力。

电路保护壳体32的底端内侧布设有与径向保护壳体外丝扣226适配的径向保护壳体内丝扣321，电路保护壳体32的底端通过径向保护壳体内丝扣321、径向保护壳体外丝扣226与径向触针保护壳体22的顶部连接。

如图20，图21所示，密封挡水环322的内环的环壁上设置有静态密封槽323，静态密封槽323内设置有O型密封圈，轴向支撑杆312穿过密封挡水环322的内环，轴向支撑杆312的上端与密封挡水环322的内环上端之间通过丝扣固定，密封挡水环322的内环与轴向支撑杆312的外径适配，电路保护壳体32的中部内壁布设有防水保护内丝扣324，电路保护壳体32的上部外侧布设有锲形固定环325，锲形固定环325的外径从下至上依次增大，锲形固定环325的上部内侧布设有打捞头内丝扣326，防水保护盖34的下部布设有防水保护密封槽341，防水保护密封槽341内设置有O型密封圈，防水保护盖34的上部外环侧设置有与防水保护内丝扣324适配的防水保护外丝扣342，防水保护盖34通过防水保护内丝扣324、防水保护外丝扣342与电路保护壳体32的中部内壁连接，防水保护盖34布设有防水保护密封槽341的下部外径与电路保护壳体32的内径适配。

如图22所示，打捞头35的下部设置有与打捞头内丝扣326适配的打捞头外丝扣351，打捞头35的下部通过打捞头外丝扣351、打捞头内丝扣326与锲形固定环325的上部连接，打捞头35的上部设置有有打捞头帽352。

如图1～4所示，一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，包括钻孔轴向变形感知部件1，圆环状的钻孔径向变形感知部件2，圆筒状的钻孔变形量采集部件3。钻孔轴向变形感知部件1的下部布设有轴向变形感知传力杆11，轴向变形感知传力杆11用于感知钻孔轴向的变形，当轴向变形感知传力杆11的底部在遇水达到设定时间后，轴向变形感知传力杆11的底部与钻孔岩壁处于抱紧状态，实现对钻孔岩壁轴向变形的感知，三个轴向变形感知传力杆11呈圆周360度均匀分布，三个轴向变形感知传力杆11装配完成后呈变径的圆柱状，三个轴向变形感知传力杆11能够感知三个方向的钻孔岩壁轴向位移变化，若岩壁轴向位移变化量若存在区别，其轴向变形感知传力杆11与轴向感知部件保护壳体13轴向上之间发生相对运动，轴向变形感知传力杆11的中部安装有轴向推力弹簧12，轴向推力弹簧12在未开始测量前，处于压缩状态，但还有压缩的空间，轴向推力弹簧12的下端与轴向变形感知传力杆11的膨胀层连接块116接触，轴向推力弹簧12的上端与轴向感知部件保护壳体13的底面相接触，限位盖14位于轴向感知部件保护壳体13的下部中心位置，三个限位盖14在组装完成后，呈圆环状，在轴向感知部件保护壳体13的上部内侧布设有轴向触针保护壳体17，轴向触针保护壳体17呈圆环状，轴向触针保护壳体17的中部安装有三个轴向形变感知触针16，轴向形变感知触针16的外侧与轴向感知部件保护壳体13内壁相接触，三个轴向形变感知触针16两两间隔120度沿周向360度均匀分布，轴向触针保护壳体17的底部安装有轴向触针限位卡座15，轴向触针限位卡座15用于轴向形变感知触针16的限位，控制轴向形变感知触针16的运行行程，周向定位销18安装在轴向变形感知传力杆11的上部中心位置，实现对轴向变形感知传力杆11的周向定位，防止轴向变形感知传力杆11与轴向感知部件保护壳体13发生周向相对运动。

钻孔径向变形感知部件2的外围布设有圆环状的径向触针保护壳体22，径向触针保护壳体22的下端与轴向感知部件保护壳体13的上端通过丝扣连接，径向触针保护壳体22的中部均匀安装有三个径向形变感知触针23，三个径向形变感知触针23两两间隔120度，成圆周360度均匀分布，径向形变感知触针23用于感知钻孔径向上三个不同方位的位移变化，若某个方位的钻孔岩壁发生位移变化，对应方位的径向形变感知触针23将沿着径向形变感知触针23轴线与径向触针保护壳体22发生相对运动，在径向形变感知触针23的内侧安装有径向触针限位卡座21，径向触针限位卡座21用于限制径向形变感知触针23的位移变化量，防止径向形变感知触针23脱离设定行程，在径向形变感知触针23与径向触针保护壳体22之间安装有径向形变推力弹簧24，径向形变推力弹簧24用于确保径向形变感知触针23与钻孔岩壁相接触，从而感知钻孔岩壁的径向变形，径向形变推力弹簧24始终处于压缩状态，但仍有压缩余量，

钻孔变形量采集部件3的底部中心布设有圆柱状的信号采集传感器31，信号采集传感器31用于实时获取钻孔的三个轴向变形量与三个径向变形量，信号采集传感器31的上端安装有电路保护壳体32，电路保护壳体32的下端与径向触针保护壳体22之间通过丝扣连接，圆柱状的电路保护壳体32内部安装有电路装置33，电路装置33为整套测量装置的电路核心部件，电路装置33实现对信号采集传感器31的信号采集、信号存储、信号控制、电子罗盘以及供电功能，信号采集传感器31、电路保护壳体32以及防水保护盖34形成一个封闭的空间，实现对电路装置33的防水保护，确保电路装置33能够在深部钻孔中正常工作，电路保护壳体32的顶部安装有打捞头35，打捞头35与钻探设备的打捞器相匹配，用于对整套探测装置的下放及回收，打捞头35与电路保护壳体32的上端通过丝扣相连，

如图5～6所示，上述的轴向变形感知传力杆11共有三个，三个轴向变形感知传力杆11呈圆周360度均匀分布，三个轴向变形感知传力杆11装配完成后呈变径的圆柱状，三个轴向变形感知传力杆11相接触位置表面光滑，能够轴向发生相对滑动，在轴向变形感知传力杆11的底部外沿布设有膨胀层111，膨胀层111在遇水达到设定时间后会发生膨胀，与钻孔内壁之间发生挤压，实现轴向变形感知传力杆11与钻孔内壁的同步轴向形变，膨胀层111在进行测量前，其最大外径略小于测量钻孔，在轴向变形感知传力杆11的中间部位布设有圆柱状的推力柱112，推力柱112的外围装配有轴向推力弹簧12，轴向推力弹簧12始终处于压缩状态，且有继续压缩的空间，在推力柱112的上方布设有轴向活塞部113，三个轴向活塞部113能够形成一个封闭的圆环，在轴向活塞部113的上方布设有扇形状的限位槽114，三个限位盖14能够形成一个封闭的圆环，限位盖14与限位槽114通过螺栓或者硬胶进行连接，轴向变形感知传力杆11的顶部设有传力控制头115，传力控制头115的上部半径大于下部半径，传力控制头115的上部半径减去传力控制头115的下部半径值等于信号采集传感器31所能获取的尺寸，传力控制头115的上部与下部之间的中间尺寸进行线性过渡，其线性尺寸等于整体测量装置所能测量的轴向最大变形尺寸，三个传力控制头115与周向定位销18装配完成后，三个传力控制头115呈倒圆锥状。如图2所示，当膨胀层111遇水时，孔壁的轴向位移带动对应轴向变形感知传力杆11上下运动，进而带动传力控制头115上下运动，限位盖14限制轴向变形感知传力杆11脱出轴向感知部件保护壳体13。

如图7所示，上述的轴向感知部件保护壳体13底部中心位置布设有轴向活塞孔132，轴向活塞孔132的表面光滑，轴向活塞孔132的孔径与三个轴向活塞部113形成的封闭圆环外径一致，轴向活塞孔132的孔径能够保证轴向活塞部113能够实现轴向移动，在轴向感知部件保护壳体13的上部内侧设有轴向保护壳体内丝扣131，

如图8～9所示，上述的限位盖14共有三个，限位盖14包括限位台141和限位片142，三个限位盖14在装配后形成一个封闭的变径圆环，三个限位台141在装配后形成的封闭圆环外侧直径大于轴向活塞孔132的孔径，三个限位片142在装配后形成的封闭圆环内侧直径与三个限位槽114在装配后形成的封闭圆环内侧直径一致，

如图10所示，上述的轴向触针限位卡座15包括轴向触针限位座151和轴向触针限位环152，轴向触针限位座151呈圆环状，轴向触针限位座151的外径小于轴向触针保护壳体17的外径，轴向触针限位卡座15的上部设有轴向触针限位环152，轴向触针限位环152的外径与轴向触针保护壳体17的内径一致，轴向触针限位环152上布设有三个360度周向均匀分布的轴向触针限位孔153，轴向触针限位孔153用于控制和限制轴向形变感知触针16的径向移动行程。

如图11～14所示，上述的轴向形变感知触针16有三件，轴向形变推力弹簧161始终处于压缩状态，在反作用力下传递给轴向形变推力台1622推力，从而使得轴向形变推力感知头1627与传力控制头115相抵，将传力控制头115的上下运动转换为轴向形变推力感知头1627的水平运动，进而改变轴向形变传力触头1634在变形感应计311上的压力，获得轴向形变。轴向形变传力孔1632的孔径与轴向形变推力柱1626的外径保持一致，轴向形变传力杆163的上部设有轴向形变传力板1633，轴向形变传力板1633的顶部内侧布设有轴向形变传力触头1634，轴向形变传力触头1634呈圆柱状，其内侧表面为圆弧面，在确保轴向形变传力触头1634与轴向触针限位键1623共轴线的情况下，轴向形变传环1631的外侧面紧贴轴向触针限位台1625，在轴向形变推力柱1626上通过螺栓或者硬胶固定轴向形变传力杆163。

如图15所示，上述的轴向触针保护壳体17呈圆环状，三个轴向触针保护壳体定向销173，用于限定钻孔轴向变形感知部件1与钻孔径向变形感知部件2的周向安装角度，三个轴向触针滑动孔172位于轴向触针保护壳体17的轴向同一高度，三个轴向触针滑动孔172周向360度均匀分布，在轴向触针滑动孔172的下沿布设有轴向触针限位键槽171，轴向触针限位键槽171为矩形键槽，轴向触针限位键槽171能够确保轴向触针限位键1623径向移动，轴向触针限位键槽171用于限制轴向形变推力杆162的周向旋转，轴向触针限位键槽171确保轴向形变推力杆162只能沿径向方向移动。

如图16所示，上述的径向触针限位卡座21包括圆环状的径向触针限位座211和径向触针限位环212，径向触针限位卡座21的外径大于径向触针保护壳体22的最小内径，径向触针限位环212的外径与径向触针保护壳体22的最小内径一致，在径向触针限位环212上布设有三个360度周向均匀分布的径向触针限位孔213，径向触针限位孔213的下部为半圆形缺口，径向触针限位孔213的上部为矩形缺口，径向触针限位孔213用于限定径向形变感知触针23在径向上的运动行程。

如图17-18所示，径向形变推力弹簧24为径向形变感知触针23提供向外的弹力，使得径向触针感知触头231始终保持与钻孔孔壁相抵，径向形变传力触头235的内端的端面与变形感应计311相抵，钻孔的发生径向形变时，径向形变感知触针23将径向形变转换为不同压力作用在变形感应计311上，进而获得径向形变。

如图19所示，变形感应计311的周向包括六个感应元件，三个轴向形变传力触头1634和三个径向形变传力触头235分别与对应的感应元件相抵，用于监测三个径向方向和三个轴向方向的形变。周向定位销18与轴向支撑杆312连接，周向定位销18实现对轴向变形感知传力杆11的周向定位，防止轴向变形感知传力杆11与轴向感知部件保护壳体13发生周向相对运动，变形感应计311与轴向支撑杆312连接，轴向支撑杆312用于固定变形感应计311与周向定位销18，轴向支撑杆312表面光滑。

如图20所示，密封挡水环322的内侧布设有静态密封槽323，静态密封槽323内部安装O型密封圈，防止外部液体从轴向支撑杆312与密封挡水环322之间进入，锲形固定环325的最小直径略小于测量钻孔，锲形固定环325的最大直径略大于测量钻孔，锲形固定环325用于固定整套测量装置，并起到使测量装置处于钻孔中间的目的。

如图21所示，防水保护密封槽341内部安装有O型密封圈，防止外部液体从整套装置的上方进入电路装置33所在的腔体内部，防水保护盖34的上部布设有防水保护外丝扣342。

如图22所示，打捞头外丝扣351与防水保护外丝扣342相匹配，打捞头35的上部布设有打捞头帽352，打捞头帽352的大小及高度与钻探装置所采用的打捞设备尺寸保持一致，从而实现对整套三维地应力测量装置的下放与回收。

如图23～24所示，当整套三维地应力测量装置组装完成，通过打捞头35将整套三维地应力测量装置下放到指定的地应力测量位置，在刚进入测量阶段时，锲形固定环325与遇水膨胀的膨胀层111固定整套装置，确保整套三维地应力测量装置居中，轴向变形感知传力杆11的底部与钻孔岩壁抱紧，即当岩壁在地应力作用下发生相对位移运动时，轴向变形感知传力杆11在膨胀层111的作用下，保持与对应岩壁同步运动，在轴向推力弹簧12的推力作用下，轴向变形感知传力杆11处于行程的最远位置，轴向形变推力感知头1627对应传力控制头115的最大直径位置，轴向形变传力触头1634处于与变形感应计311刚接触的位置，此刻，轴向形变传力触头1634所对应的变形感应计311未感知到变形，即此刻该方位的轴向变形量为0，径向触针感知触头231刚好与钻孔岩壁接触，此刻，径向形变传力触头235所对应的变形感应计311未感知到变形，即此刻该方位的径向变形量为0。

如图25～26所示，当整套装置进入测试过程中，即钻孔外围进行应力解除，钻孔轴向与钻孔径向均会发生形变，岩壁在地应力作用下发生轴向与径向形变，轴向变形感知传力杆11在膨胀层111的作用下与对应的岩壁同步沿轴向向上运动，轴向形变推力感知头1627对应传力控制头115的外径变小，在轴向形变推力弹簧161的推力作用下，轴向形变推力感知头1627沿径向向内运动，并保存与传力控制头115紧贴，轴向触针限位台1625带动轴向形变传力杆163沿径向向内运动，轴向形变传力触头1634挤压所对应的变形感应计311，通过对变形感应计311的数据换算，可以获取轴向形变传力触头1634沿径向的变形量M，若记轴向形变传力触头1634的最大行程量为a，传力控制头115的最大外径与最小外径高度差为b，那么根据关系换算，可以计算出该方位的轴向变形感知传力杆11在轴向上的变形量为b*M/a，即该方向上的轴向变形量为b*M/a，在径向上，岩壁径向发生形变，钻孔孔形受到挤压变形，径向触针感知触头231感知岩壁的径向变形，径向触针感知触头231的径向移动带动径向形变传力触头235发生形变，径向形变传力触头235所对应的变形感应计311感知到变形，通过对变形感应计311的数据换算，可以获取径向形变传力触头235沿径向的变形量N，即在该方向上的径向变形量为N，通过对三个轴向形变传力触头1634和三个径向形变传力触头235的变形量读取，根据钻孔变形法即可计算出该钻孔该测量位置所对应的三维地应力大小及方向，在完成了整个测量过程之后，通过打捞头35回收整套测量装置，即完成整个测量过程。

部件材料及加工要求：

传力控制头115的上部半径大于下部半径，传力控制头115的上部半径减去传力控制头115的下部半径值等于信号采集传感器31所能获取的尺寸，传力控制头115的上部与下部之间的中间尺寸进行线性过渡，其线性尺寸等于整体测量装置所能测量的轴向最大变形尺寸；

轴向触针限位座151底部到限位片142顶部之间轴向距离等于传力控制头115上部与传力控制头115下部之间的轴向距离；

传力控制头115的顶部到变形感应计311的底部之间的轴向距离不小于传力控制头115上部与传力控制头115下部之间的轴向距离；

轴向活塞孔132的底部到膨胀层111顶部之间的轴向距离不小于传力控制头115上部与传力控制头115下部之间的轴向距离；

推力柱112的轴向高度不小于传力控制头115上部与传力控制头115下部之间的轴向距离；

径向触针三级滑动孔225的长度等于径向触针感知触头231与径向触针三级限位柱232的径向长度之和；

径向触针二级限位柱233的径向长度等于径向触针一级滑动孔223与径向触针二级滑动孔224的径向长度之和；

在安装变形感应计311时，需要记录电子罗盘所对应变形感应计311各区域的方位，在测量过程中，通过实时获取电子罗盘的方位读数，从而准确地明确变形感应计311各区域所对应的测量方位，从而为地应力形变提供准确的方位信息；

变形感应计311采用压磁和应变式传感器，变形感应计311需要做防水处理；

所有的丝扣连接均采用正丝扣；

三个膨胀层111所形成的圆环外直径在膨胀层111膨胀之前，略小于测量钻孔的孔径；三个膨胀层111所形成的圆环外直径在膨胀层111膨胀之后，大于测量钻孔的孔径；

膨胀层111为遇水膨胀型材料，如：聚氨酯弹性体、聚氨酯与树脂型丁腈橡胶等；

本发明中记载的内端和内侧是指靠近三维地应力测量装置的中轴线的一端和一侧，本发明中记载的外端和外侧是指靠近三维地应力测量装置外部的一端和一侧。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改、补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，包括打捞头(35)，其特征在于，打捞头(35)与电路保护壳体(32)上部的锲形固定环(325)的环口密封连接，电路保护壳体(32)的中部设置有防水保护盖(34)，电路保护壳体(32)的底部设置有密封挡水环(322)，轴向支撑杆(312)与密封挡水环(322)的内环之间密封连接，轴向支撑杆(312)底部设置有变形感应计(311)，变形感应计(311)的周向设置有多个感应元件，轴向形变传力触头(1634)和径向形变传力触头(235)分别与对应的感应元件相抵，各个感应元件与电路装置(33)连接，电路装置(33)设置在密封挡水环(322)和防水保护盖(34)之间。

2.根据权利要求1所述的一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，其特征在于，还包括径向触针保护壳体(22)，径向触针保护壳体(22)的顶端与电路保护壳体(32)的底端连接，径向触针保护壳体(22)周向设置有多个贯通径向触针保护壳体(22)侧壁的径向触针滑动孔，每个径向触针滑动孔内设置有径向形变感知触针(23)，径向形变感知触针(23)的外端伸出径向触针保护壳体(22)外侧且设置有径向触针感知触头(231)，径向形变传力触头(235)设置在径向形变感知触针(23)的内端，径向形变感知触针(23)上套设有径向形变推力弹簧(24)，径向形变推力弹簧(24)一端与径向形变感知触针(23)外壁连接，另一端与径向触针滑动孔的内壁连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，其特征在于，还包括径向触针限位卡座(21)，径向触针限位卡座(21)包括径向触针限位座(211)和径向触针限位环(212)，径向触针限位环(212)设置在径向触针保护壳体(22)内侧，径向触针限位座(211)固定在径向触针保护壳体(22)底侧，径向触针限位环(212)与径向触针限位座(211)连接，径向触针限位环(212)上设置有与径向触针滑动孔位置对应的径向触针限位孔(213)。

4.根据权利要求2所述的一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，其特征在于，还包括轴向感知部件保护壳体(13)和轴向变形感知传力杆(11)，

轴向感知部件保护壳体(13)顶部与径向触针保护壳体(22)底部连接，轴向感知部件保护壳体(13)的底面开设有轴向活塞孔(132)，

轴向变形感知传力杆(11)为多个且个数与轴向形变传力触头(1634)的个数一致，轴向变形感知传力杆(11)包括依次连接的膨胀层连接块(116)、推力柱(112)、轴向活塞部(113)和传力控制头(115)，

各个轴向变形感知传力杆(11)的膨胀层连接块(116)拼合为圆柱形，各个膨胀层连接块(116)的外侧均设置有膨胀层(111)，

各个轴向变形感知传力杆(11)的轴向活塞部(113)拼合为圆柱形活塞，圆柱形活塞位于轴向活塞孔(132)中，

各个轴向变形感知传力杆(11)的推力柱(112)上均套设有轴向推力弹簧(12)，轴向推力弹簧(12)的两端分别与轴向感知部件保护壳体(13)的底部和对应的膨胀层连接块(116)的顶部相抵，

各个轴向变形感知传力杆(11)的传力控制头(115)拼合为倒锥形传力头，倒锥形传力头的中部为三角柱状的定位销插入孔，三角柱状的周向定位销(18)的底端插入到定位销插入孔中，周向定位销(18)的顶端与轴向支撑杆(312)连接，

轴向感知部件保护壳体(13)的内侧布设有与传力控制头(115)弹性相抵的轴向形变推力杆(162)，轴向形变推力杆(162)上套设固定轴向形变传力杆(163)，轴向形变传力杆(163)的轴向形变传力触头(1634)与对应的变形感应计(311)的感应元件相抵。

5.根据权利要求4所述的一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，其特征在于，还包括布设在轴向感知部件保护壳体(13)的内侧的轴向触针保护壳体(17)，轴向触针滑动孔(172)贯穿轴向触针保护壳体(17)的侧壁，轴向形变推力杆(162)设置在轴向触针滑动孔(172)内，轴向形变推力杆(162)一端与轴向形变推力弹簧(161)一端连接，轴向形变推力弹簧(161)另一端与轴向感知部件保护壳体(13)的内侧相抵，轴向形变传力杆(163)套设固定在轴向形变推力杆(162)上。

6.根据权利要求5所述的一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，其特征在于，所述的轴向触针滑动孔(172)的内壁沿轴向触针滑动孔(172)轴向方向设有轴向触针限位键槽(171)，轴向形变推力杆(162)底部设置有轴向触针限位键(1623)，轴向触针限位键(1623)设置在轴向触针限位键槽(171)中。

7.根据权利要求6所述的一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，其特征在于，还包括轴向触针限位卡座(15)，轴向触针限位卡座(15)包括轴向触针限位座(151)和轴向触针限位环(152)，轴向触针限位环(152)位于轴向触针保护壳体(17)的内侧，轴向触针限位座(151)固定在触针保护壳体(17)的底侧，轴向触针限位环(152)与轴向触针限位座(151)连接，轴向触针限位环(152)上开设有与轴向触针滑动孔(172)对应的轴向触针限位孔(153)。

8.根据权利要求5所述的一种基于钻孔变形法的三维地应力测量装置，其特征在于，轴向触针保护壳体(17)的顶部设置有轴向触针保护壳体定向销(173)，径向触针保护壳体(22)的底面设置有与轴向触针保护壳体定向销(173)对应的轴向触针保护壳体定向槽(221)，轴向触针保护壳体(17)的顶面与径向触针保护壳体(22)的底面之间粘接。

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