CN113670491A - 一种化学膨胀推胶式空心包体地应力计及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学膨胀推胶式空心包体地应力计及方法，包括包体骨架，所述包体骨架内设置有相互联通的膨胀剂筒和胶结剂筒，膨胀剂筒内填充有膨胀剂，胶结剂筒内填充有胶结剂，胶结剂筒开设有出胶孔；所述包体骨架外壁上设置有环氧树脂筒，环氧树脂筒中嵌有应变片，包体骨架外壁位于环氧树脂筒两端设置有两个密封圈，环氧树脂筒、两个密封圈和钻孔之间形成一个密闭空间；所述膨胀剂筒近胶结剂筒的一端设置有活塞，活塞能够在膨胀剂的作用下向胶结剂筒滑动，使胶结剂筒中的胶结剂从出胶孔溢出，进入由环氧树脂筒、两个密封圈和钻孔之间形成的密闭空间中。本发明的地应力计能够从内部提供动力推胶，简化了应变计结构，使安装更加简便。
Description
技术领域
本发明涉及一种地应力测量仪器，尤其是一种化学膨胀推胶式空心包体地应力计。
背景技术
地应力是指存在于地层中的没有经过外来工程扰动的原始地应力，决定着岩土体开挖后结构的稳定性，因此地应力的测量对岩土体开挖工程的灾害防治具有重大意义。空心包体应力解除法是地应力测量方法中一种较为常用的方法，空心包体应力计是通过推动应力计使活塞将空心中的胶结剂挤出，间接粘接应变片与钻孔孔壁从而达到应变测量的效果。
然而实际测量过程中，在钻孔底部的锥形孔曲面打磨不充分的情况下，空心包体的锥形导向头极易卡在锥形孔处；与导向头连接的活塞杆负责将胶结剂挤出，使应力计的结构显得较为复杂，同时增大应力计安装时的难度。为简化空心包体应力计安装流程，设计一种从内部提供动力实现推胶功能的应力计势在必行。
发明内容
本发明的目的是提供一种化学膨胀推胶式空心包体地应力计及方法，以解决现有技术中存在的应力计安装过程复杂的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种化学膨胀推胶式空心包体地应力计，包括包体骨架，所述包体骨架内设置有相互联通的膨胀剂筒和胶结剂筒，膨胀剂筒内填充有膨胀剂，胶结剂筒内填充有胶结剂，胶结剂筒开设有出胶孔；所述包体骨架外壁上设置有环氧树脂筒，环氧树脂筒中嵌有应变片，包体骨架外壁位于环氧树脂筒两端设置有两个密封圈，环氧树脂筒、两个密封圈和钻孔之间形成一个密闭空间；所述膨胀剂筒近胶结剂筒的一端设置有活塞，活塞能够在膨胀剂的作用下向胶结剂筒滑动，使胶结剂筒中的胶结剂从出胶孔溢出，进入由环氧树脂筒、两个密封圈和钻孔之间形成的密闭空间中；所述包体骨架的头部连接有导向头，包体骨架的尾部设置有定向销。
进一步的，所述活塞上设置有活塞环。
进一步的，所述活塞为塑料活塞，活塞环为橡胶密封圈。
进一步的，所述导向头和包体主体的连接方式为螺纹连接，导向头和包体主体之间设置有橡胶圈。
进一步的，所述导向头上设置有球形金属壳。
进一步的，所述包体骨架和导向头的材质均为环氧树脂。
进一步的，所述包体骨架的尾部引出缆线，用于连接应变仪采集数据。
进一步的，所述膨胀剂为A料和B料的混合料，其中，A料为水，B料为硫铝酸钙类膨胀剂。
一种所述化学膨胀推胶式空心包体地应力计的使用方法，包括以下步骤：
(1)选取测量孔地点；
(2)打测量孔：先用地质钻机钻一个向上倾斜角度3°～5°，深度为2～3倍巷道宽度的大孔；然后将孔底磨平，钻同心锥形孔；最后钻孔深35～40cm的同心小孔，充分打磨并清洗孔壁；
(3)安装地应力计：将配制好的膨胀剂、活塞、胶结剂依次装入膨胀剂筒和胶结剂筒中，然后将导向头安装在包体骨架头部，然后将定向销安装至安装杆，将地应力计安装至小孔中；
(4)应力解除：应力解除前取出安装杆，将取芯钻头安装至取芯管上，然后将取芯管放入大孔中，逐节接上钻杆至取芯钻头到达大孔孔底，同时缆线穿过取芯管和钻杆，启动钻机开始套芯，套芯过程结束后，取出带有地应力计的岩芯。
有益效果：本发明提供的化学膨胀推胶式空心包体地应力计依靠添加在膨胀剂筒内的膨胀剂提供动力，推动活塞挤出包体胶结剂筒中的胶结剂。活塞中套有一个活塞环更好地隔绝胶结剂和膨胀剂。为方便材料加入空腔中及保证胶结剂仅能从出胶孔溢出，从而粘接应力解除小孔孔壁与嵌有应变片的环氧树脂筒，包体骨架采用环氧树脂骨架，嵌有球形金属壳的导向头和包体骨架采用螺纹连接方式，导向头配合橡胶圈既能对胶结剂筒起到密封作用，又能紧固密封圈，将挤出的胶结剂更好的密封在地应力计主体段。地应力计的尾部引出缆线用于连接应变仪采集数据，同时还设置有定向销用于连接包体的安装杆。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中活塞侧视图。
图3是本发明的活塞正视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种化学膨胀推胶式空心包体地应力计，包括包体骨架10，包体骨架10内设置有相互联通的膨胀剂筒1和胶结剂筒5，膨胀剂筒1内填充有膨胀剂2，胶结剂筒5内填充有胶结剂，胶结剂筒5开设有出胶孔6；包体骨架10外壁上设置有环氧树脂筒7，环氧树脂筒7中嵌有应变片16，包体骨架10外壁位于环氧树脂筒7两端设置有两个密封圈8，环氧树脂筒7、两个密封圈8和钻孔9之间形成一个密闭空间；膨胀剂筒1近胶结剂筒5的一端设置有活塞4，活塞4能够在膨胀剂2的作用下向胶结剂筒5滑动，使胶结剂筒5中的胶结剂从出胶孔6溢出，进入由环氧树脂筒7、两个密封圈8和钻孔9之间形成的密闭空间中；包体骨架10的头部连接有导向头11，包体骨架10的尾部设置有定向销15，定向销15用于连接地应力计的安装杆。
如图2所示，活塞4上设置有活塞环3，能够更好地隔绝胶结剂和膨胀剂。活塞4为塑料活塞，活塞环3为橡胶密封圈。
导向头11和包体主体10的连接方式为螺纹连接，导向头11和包体主体10之间设置有橡胶圈13。导向头11配合橡胶圈13既能对胶结剂筒起到密封作用，又能紧固密封圈8，将挤出的胶结剂更好的密封在地应力计主体段。导向头11上设置有球形金属壳12。包体骨架10和导向头11的材质均为环氧树脂。
包体骨架10的尾部引出缆线14，用于连接应变仪采集数据。
膨胀剂2为A料和B料的混合料，其中，A料为水，B料为硫铝酸钙类膨胀剂。
本发明的化学膨胀推胶式空心包体地应力计的使用方法，包括以下步骤：
(1)选取测量孔地点；钻孔位置应选择在岩性较好区域，岩石整体性强；
(2)打测量孔：先用地质钻机钻一个向上倾斜角度3°～5°，深度为2～3倍巷道宽度的大孔；然后将孔底磨平，钻同心锥形孔；最后钻孔深35～40cm的同心小孔，充分打磨并清洗孔壁；
(3)安装地应力计：将配制好的膨胀剂、活塞、胶结剂依次装入膨胀剂筒和胶结剂筒中，然后将导向头安装在包体骨架头部，然后将定向销安装至安装杆，将地应力计安装至小孔中；
(4)应力解除：应力解除前取出安装杆，将取芯钻头安装至取芯管上，然后将取芯管放入大孔中，逐节接上钻杆至取芯钻头到达大孔孔底，同时缆线穿过取芯管和钻杆，启动钻机开始套芯，套芯过程结束后，取出带有地应力计的岩芯。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种化学膨胀推胶式空心包体地应力计，其特征在于：包括包体骨架(10)，所述包体骨架(10)内设置有相互联通的膨胀剂筒(1)和胶结剂筒(5)，膨胀剂筒(1)内填充有膨胀剂(2)，胶结剂筒(5)内填充有胶结剂，胶结剂筒(5)开设有出胶孔(6)；所述包体骨架(10)外壁上设置有环氧树脂筒(7)，环氧树脂筒(7)中嵌有应变片(16)，包体骨架(10)外壁位于环氧树脂筒(7)两端设置有两个密封圈(8)，环氧树脂筒(7)、两个密封圈(8)和钻孔(9)之间形成一个密闭空间；所述膨胀剂筒(1)近胶结剂筒(5)的一端设置有活塞(4)，活塞(4)能够在膨胀剂(2)的作用下向胶结剂筒(5)滑动，使胶结剂筒(5)中的胶结剂从出胶孔(6)溢出，进入由环氧树脂筒(7)、两个密封圈(8)和钻孔(9)之间形成的密闭空间中；所述包体骨架(10)的头部连接有导向头(11)，包体骨架(10)的尾部设置有定向销(15)。
2.根据权利要求1所述的化学膨胀推胶式空心包体地应力计，其特征在于：所述活塞(4)上设置有活塞环(3)。
3.根据权利要求2所述的化学膨胀推胶式空心包体地应力计，其特征在于：所述活塞(4)为塑料活塞，活塞环(3)为橡胶密封圈。
4.根据权利要求1所述的化学膨胀推胶式空心包体地应力计，其特征在于：所述导向头(11)和包体主体(10)的连接方式为螺纹连接，导向头(11)和包体主体(10)之间设置有橡胶圈(13)。
5.根据权利要求1所述的化学膨胀推胶式空心包体地应力计，其特征在于：所述导向头(11)上设置有球形金属壳(12)。
6.根据权利要求1或5所述的化学膨胀推胶式空心包体地应力计，其特征在于：所述包体骨架(10)和导向头(11)的材质均为环氧树脂。
7.根据权利要求1所述的化学膨胀推胶式空心包体地应力计，其特征在于：所述包体骨架(10)的尾部引出缆线(14)，用于连接应变仪采集数据。
8.根据权利要求1所述的化学膨胀推胶式空心包体地应力计，其特征在于：所述膨胀剂(2)为A料和B料的混合料，其中，A料为水，B料为硫铝酸钙类膨胀剂。
9.一种权利要求1所述化学膨胀推胶式空心包体地应力计的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)选取测量孔地点；
(2)打测量孔：先用地质钻机钻一个向上倾斜角度3°～5°，深度为2～3倍巷道宽度的大孔；然后将孔底磨平，钻同心锥形孔；最后钻孔深35～40cm的同心小孔，充分打磨并清洗孔壁；
(3)安装地应力计：将配制好的膨胀剂、活塞、胶结剂依次装入膨胀剂筒和胶结剂筒中，然后将导向头安装在包体骨架头部，然后将定向销安装至安装杆，将地应力计安装至小孔中；
(4)应力解除：应力解除前取出安装杆，将取芯钻头安装至取芯管上，然后将取芯管放入大孔中，逐节接上钻杆至取芯钻头到达大孔孔底，同时缆线穿过取芯管和钻杆，启动钻机开始套芯，套芯过程结束后，取出带有地应力计的岩芯。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211119 |
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