CN115077757B - 一种现场快速测量地应力的装置及方法 - Google Patents

一种现场快速测量地应力的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种现场快速测量地应力的装置,它包括溶液喷射装置,所述溶液喷射装置包括主体结构,所述主体结构的内部设置有隔层,所述主体结构上设置有孔洞;所述溶液喷射装置整体设置在待测量的地应力测量孔的内部;所述溶液喷射装置的内部盛放有腐蚀性溶液;所述溶液喷射装置与用于对其进行加压的气压装置相连通。此装置及方法很好的解决了传统地应力大小测量繁琐的问题,进而有效缩短选材方面的时间,提高了工程效率,有效降低了所耗成本与精力;此外本发明所提供的装置及方法操作简单方便,具有广泛的工程实践意义和应用前景。

Description

一种现场快速测量地应力的装置及方法
技术领域
本发明属于地应力技术领域,特别是涉及一种现场快速测量地应力的装置及方法。
背景技术
近年来,随着我国科技的发展,对于地应力的研究越来越深入,在许多研究方向与研究项目中,对于地应力大小的测量应用也越来越广泛,由此可以解决许多地学与工程中的相关问题,保证施工过程的安全性。但是测量过程较为繁琐,在一些工程中所耗时间较大,降低施工效率,同时增加施工成本,延长工期,造成损失;同时不利于企业的发展,为国家造成损失,危害工人的身心健康。
基于此,粗略测量的重要性逐渐增强,通过现场快速测量地应力的装置及方法,可以直观地比较地应力的大小,对不同的岩土体进行比较,缩短在选材方面的时间,提高工程效率,降低所耗成本与精力,同时对于专业要求较低,易于上手进行操作,可用性强,具有广泛的工程实践意义与应用前景,因此,需要设计一种现场快速测量地应力的装置及方法。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种现场快速测量地应力的装置及方法,此装置及方法很好的解决了传统地应力大小测量繁琐的问题,进而有效缩短选材方面的时间,提高了工程效率,有效降低了所耗成本与精力;此外本发明所提供的装置及方法操作简单方便,具有广泛的工程实践意义和应用前景。
为了实现上述的技术特征,本发明的目的是这样实现的:一种现场快速测量地应力的装置,它包括溶液喷射装置,所述溶液喷射装置包括主体结构,所述主体结构的内部设置有隔层,所述主体结构上设置有孔洞;所述溶液喷射装置整体设置在待测量的地应力测量孔的内部;所述溶液喷射装置的内部盛放有腐蚀性溶液;所述溶液喷射装置与用于对其进行加压的气压装置相连通。
所述隔层采用防腐蚀的软管制作;所述软管直径大小根据主体结构的大小确定。
所述主体结构采用两根不同直径的圆管同心套装固定而成,主体结构的底端采用封闭结构,顶端采用开口结构。
所述主体结构上的孔洞采用打孔器钻取而成,所述孔洞的大小和密度根据所要测量的地应力测量孔尺寸确定。
包括用于对腐蚀之后的地应力测量孔进行三维扫描的三维扫描仪,三维扫描仪通过信号线与用于对扫描结果进行分析的计算机相连。
所述地应力测量孔是采用钻孔设备在测量现场对钙质岩石钻取一定直径大小的孔洞形成,并在钻孔结束后将地应力测量孔内的碎屑清理干净。
所述腐蚀性溶液根据所要测量地应力的岩石性质确定,对于钙质岩石,选用稀盐酸或者稀硫酸溶液。
所述主体结构的圆管采用PVC管材料裁剪而成。
所述主体结构和气压装置的内、外壁上涂抹有防腐蚀涂料。
采用现场快速测量地应力的装置进行地应力测量的方法,包括以下步骤:
步骤1,材料准备:准备溶液喷射装置所需要的隔层和主体结构,气压装置,钻孔设备,打孔器,三维扫描仪,腐蚀性溶液,防腐蚀涂料;
步骤2,溶液喷射装置的制作:将两个直径不同的PVC管同心套装固定成一起形成主体结构,并采用打孔器在主体结构上均匀的打孔,并将隔层布置在两个PVC管的夹层部位;所述主体结构直径大小、孔洞大小和密度根据所要测量的地应力测量孔尺寸所确定;
步骤3,钻取地应力测量孔:采用钻孔设备在测量现场对钙质岩石钻取一定直径大小的地应力测量孔,并在钻孔结束后将地应力测量孔内的碎屑清理干净,防止多余的岩石影响实验结果;
步骤4,配备腐蚀性溶液:配置一定浓度和一定容量的腐蚀性溶液,所述腐蚀性溶液根据所要测量地应力的岩石性质,对于钙质类岩石,选择采用稀盐酸或者稀硫酸,使得腐蚀性溶液更容易发挥作用,使得岩石变化明显,便于实验数据的处理;若测量过程中岩石的反应不明显,则改变腐蚀性溶液的浓度再次进行测量;
步骤5,涂抹防腐蚀涂料:将防腐蚀涂料涂抹在气压装置和主体结构内部,避免测量过程中溶液对其造成腐蚀,影响地应力测量的进行;
步骤6,地应力测量:将溶液喷射装置布置在所钻取好的地应力测量孔内部,将腐蚀性溶液填满其内部,通过气压装置提供压力将溶液均匀的喷射至地应力测量孔的内壁,加压的同时将隔层迅速抽走,避免测量过程中溶液对其造成腐蚀,影响地应力测量的进行;
步骤7,数据分析:将三维扫描仪在喷射溶液一段时间后伸入地应力测量孔内部,对洞壁的腐蚀情况进行扫描,并将数据传送至计算机,通过软件分析岩壁表面的腐蚀情况确定岩石不同深度的地应力分布情况。
本发明有如下有益效果:
1、本发明通过对岩壁喷射腐蚀溶液进行地应力测量,达到的效果在于:①通过观察岩石表面腐蚀程度确定整个地应力测量孔不同深度区域的地应力大小;②能够快速测量岩石地应力大小,同时不破坏岩石原有的应力状态,可进行多次测量。
2、本发明的溶液喷射装置采用PVC材料制作,其结构简单、质量轻,具有一定的强度和刚度,可重复使用;使得腐蚀性溶液均匀的喷射至地应力测量孔内壁,保证地应力测量的准确性。
3、本发明采用的腐蚀性溶液根据所要测量地应力的岩石性质确定,其目的是保证腐蚀性溶液和岩石能充分发生反应,使得岩石表面变化明显,便于对图片进行分析和确定测量孔不同区域应力大小。
4、本发明采用三维扫描仪对测量孔内部进行扫描,其目的是对岩壁的腐蚀进行扫描并将数据传送至计算机,采用软件对扫描的数据进行分析,准确的确定出岩石不同深度的地应力大小。
5、本发明将防腐蚀涂料涂抹在气压装置和主体结构内部,其目的在于:避免测量过程中腐蚀性溶液对其造成腐蚀,影响地应力测量的进行。
6、本发明装置结构简单易制作,能够在现场对岩石地应力进行快速测量,操作简单,测量的成本较低且效率高,在工程中具有广泛的实践意义与应用前景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明整体装置示意图。
图2为本发明喷射装置剖面示意图。
图3为发明扫描示意图。
图中:溶液喷射装置1、隔层2、主体结构3、气压装置4、三维扫描仪7、腐蚀性溶液8。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1:
参见图1-3,一种现场快速测量地应力的装置,它包括溶液喷射装置1,所述溶液喷射装置1包括主体结构3,所述主体结构3的内部设置有隔层2,所述主体结构3上设置有孔洞;所述溶液喷射装置1整体设置在待测量的地应力测量孔的内部;所述溶液喷射装置1的内部盛放有腐蚀性溶液8;所述溶液喷射装置1与用于对其进行加压的气压装置4相连通。通过采用此装置及方法很好的解决了传统地应力大小测量繁琐的问题,进而有效缩短选材方面的时间,提高了工程效率,有效降低了所耗成本与精力;此外本发明所提供的装置及方法操作简单方便,具有广泛的工程实践意义和应用前景。
进一步的,所述隔层2采用防腐蚀的软管制作;所述软管直径大小根据主体结构3的大小确定。通过采用隔层2避免腐蚀性溶液对设备的腐蚀,影响实验结果。
进一步的,所述主体结构3采用两根不同直径的圆管同心套装固定而成,主体结构3的底端采用封闭结构,顶端采用开口结构。通过采用上述的主体结构3保证了后续测量过程中能够将腐蚀性溶液8均匀的喷射到地应力测量孔的内壁上。
进一步的,所述主体结构3上的孔洞采用打孔器钻取而成,所述孔洞的大小和密度根据所要测量的地应力测量孔尺寸确定。通过上述的尺寸设置,保证了测量精度和可靠性。
进一步的,包括用于对腐蚀之后的地应力测量孔进行三维扫描的三维扫描仪7,三维扫描仪7通过信号线与用于对扫描结果进行分析的计算机相连。通过上述的图像采集和分析,进而实现了对洞壁的腐蚀情况有效的扫描,进而分析地应力。
进一步的,所述地应力测量孔是采用钻孔设备在测量现场对钙质岩石钻取一定直径大小的孔洞形成,并在钻孔结束后将地应力测量孔内的碎屑清理干净。
进一步的,所述腐蚀性溶液8根据所要测量地应力的岩石性质确定,对于钙质岩石,选用稀盐酸或者稀硫酸溶液。通过采用上述的腐蚀性溶液8用于实验过程中对地应力测量孔的内壁进行腐蚀操作。
进一步的,所述主体结构3的圆管采用PVC管材料裁剪而成。通过采用PVC管简化了其结构。
进一步的,所述主体结构3和气压装置4的内、外壁上涂抹有防腐蚀涂料。通过上述的防腐材料,起到了很好的防腐效果。
实施例2:
采用现场快速测量地应力的装置进行地应力测量的方法,包括以下步骤:
步骤1,材料准备:准备溶液喷射装置1所需要的隔层2和主体结构3,气压装置4,钻孔设备,打孔器,三维扫描仪7,腐蚀性溶液8,防腐蚀涂料;
步骤2,溶液喷射装置1的制作:将两个直径不同的PVC管同心套装固定成一起形成主体结构3,并采用打孔器在主体结构3上均匀的打孔,并将隔层2布置在两个PVC管的夹层部位;所述主体结构3直径大小、孔洞大小和密度根据所要测量的地应力测量孔尺寸所确定;
步骤3,钻取地应力测量孔:采用钻孔设备在测量现场对钙质岩石钻取一定直径大小的地应力测量孔,并在钻孔结束后将地应力测量孔内的碎屑清理干净,防止多余的岩石影响实验结果;
步骤4,配备腐蚀性溶液8:配置一定浓度和一定容量的腐蚀性溶液,所述腐蚀性溶液根据所要测量地应力的岩石性质,对于钙质类岩石,选择采用稀盐酸或者稀硫酸,使得腐蚀性溶液更容易发挥作用,使得岩石变化明显,便于实验数据的处理;若测量过程中岩石的反应不明显,则改变腐蚀性溶液的浓度再次进行测量;
步骤5,涂抹防腐蚀涂料:将防腐蚀涂料涂抹在气压装置和主体结构内部,避免测量过程中溶液对其造成腐蚀,影响地应力测量的进行;
步骤6,地应力测量:将溶液喷射装置1布置在所钻取好的地应力测量孔内部,将腐蚀性溶液填满其内部,通过气压装置4提供压力将溶液均匀的喷射至地应力测量孔的内壁,加压的同时将隔层2迅速抽走,避免测量过程中溶液对其造成腐蚀,影响地应力测量的进行;
步骤7,数据分析:将三维扫描仪7在喷射溶液一段时间后伸入地应力测量孔内部,对洞壁的腐蚀情况进行扫描,并将数据传送至计算机,通过软件分析岩壁表面的腐蚀情况确定岩石不同深度的地应力分布情况。

Claims (5)

1.采用现场快速测量地应力的装置进行地应力测量的方法,所述现场快速测量地应力的装置包括溶液喷射装置(1),所述溶液喷射装置(1)包括主体结构(3),所述主体结构(3)的内部设置有隔层(2),所述主体结构(3)上设置有孔洞;所述溶液喷射装置(1)整体设置在待测量的地应力测量孔的内部;所述溶液喷射装置(1)的内部盛放有腐蚀性溶液(8);所述溶液喷射装置(1)与用于对其进行加压的气压装置(4)相连通;
所述隔层(2)采用防腐蚀的软管制作;所述软管直径大小根据主体结构(3)的大小确定;
所述主体结构(3)采用两根不同直径的圆管同心套装固定而成,主体结构(3)的底端采用封闭结构,顶端采用开口结构;
包括用于对腐蚀之后的地应力测量孔进行三维扫描的三维扫描仪(7),三维扫描仪(7)通过信号线与用于对扫描结果进行分析的计算机相连;
所述地应力测量孔是采用钻孔设备在测量现场对钙质岩石钻取一定直径大小的孔洞形成,并在钻孔结束后将地应力测量孔内的碎屑清理干净;
其特征在于,所述地应力测量的方法包括以下步骤:
步骤1,材料准备:准备溶液喷射装置(1)所需要的隔层(2)和主体结构(3),气压装置(4),钻孔设备,打孔器,三维扫描仪(7),腐蚀性溶液(8),防腐蚀涂料;
步骤2,溶液喷射装置(1)的制作:将两个直径不同的PVC管同心套装固定成一起形成主体结构(3),并采用打孔器在主体结构(3)上均匀的打孔,并将隔层(2)布置在两个PVC管的夹层部位;所述主体结构(3)直径大小、孔洞大小和密度根据所要测量的地应力测量孔尺寸所确定;
步骤3,钻取地应力测量孔:采用钻孔设备在测量现场对钙质岩石钻取一定直径大小的地应力测量孔,并在钻孔结束后将地应力测量孔内的碎屑清理干净,防止多余的岩石影响实验结果;
步骤4,配备腐蚀性溶液(8):配置一定浓度和一定容量的腐蚀性溶液,所述腐蚀性溶液根据所要测量地应力的岩石性质,对于钙质类岩石,选择采用稀盐酸或者稀硫酸,使得腐蚀性溶液更容易发挥作用,使得岩石变化明显,便于实验数据的处理;若测量过程中岩石的反应不明显,则改变腐蚀性溶液的浓度再次进行测量;
步骤5,涂抹防腐蚀涂料:将防腐蚀涂料涂抹在气压装置和主体结构内部,避免测量过程中溶液对其造成腐蚀,影响地应力测量的进行;
步骤6,地应力测量:将溶液喷射装置(1)布置在所钻取好的地应力测量孔内部,将腐蚀性溶液填满其内部,通过气压装置(4)提供压力将溶液均匀的喷射至地应力测量孔的内壁,加压的同时将隔层(2)迅速抽走,避免测量过程中溶液对其造成腐蚀,影响地应力测量的进行;
步骤7,数据分析:将三维扫描仪(7)在喷射溶液一段时间后伸入地应力测量孔内部,对洞壁的腐蚀情况进行扫描,并将数据传送至计算机,通过软件分析岩壁表面的腐蚀情况确定岩石不同深度的地应力分布情况。
2.根据权利要求1所述的采用现场快速测量地应力的装置进行地应力测量的方法,其特征在于:所述主体结构(3)上的孔洞采用打孔器钻取而成,所述孔洞的大小和密度根据所要测量的地应力测量孔尺寸确定。
3.根据权利要求1所述的采用现场快速测量地应力的装置进行地应力测量的方法,其特征在于:所述腐蚀性溶液(8)根据所要测量地应力的岩石性质确定,对于钙质岩石,选用稀盐酸或者稀硫酸溶液。
4.根据权利要求1所述的采用现场快速测量地应力的装置进行地应力测量的方法,其特征在于:所述主体结构(3)的圆管采用PVC管材料裁剪而成。
5.根据权利要求1所述的采用现场快速测量地应力的装置进行地应力测量的方法,其特征在于:所述主体结构(3)和气压装置(4)的内、外壁上涂抹有防腐蚀涂料。
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