CN202210061U

CN202210061U - 钻孔弹模仪

Info

Publication number: CN202210061U
Application number: CN2011202497152U
Authority: CN
Inventors: 商世华
Original assignee: Individual
Current assignee: Shang Shihua
Priority date: 2011-07-14
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2021-07-14

Abstract

实用新型涉及钻孔弹模仪领域，公开了一种数字式钻孔弹模仪，包括前视摄像部分、活塞测量部分和给压部分，所述前视摄像部分位于所述钻孔弹模仪的前端，所述活塞测量部分位于所述钻孔弹模仪的中部，所述给压部分位于所述钻孔弹模仪的末端，所述前视摄像部分内部安装有CCD摄像头和三维罗盘。本实用新型提供的一种钻孔弹模仪具有探测更准确的特点，并有视频和定位显示功能。

Description

钻孔弹模仪

技术领域

本实用新型涉及钻孔弹模仪领域，尤其涉及一种数字式钻孔弹模仪。

背景技术

钻孔弹模仪，从上世纪60年代开始广泛应用，具有很高知名度(参考：德克萨斯大学Goodman，R.E.等人1963年的文献：The Measurement of Rock Deformability in Bore Holes，Symposium on Rock Mechanics)，主要用于在钻孔中测定固体介质的变形或者弹性模量，主要用于岩体，也可用与混凝土或者金属，其带有一根信号电缆和一对双回路的油管，探头在导杆的牵引下伸进钻孔中，当探头到达测点时，用一个手动液压泵加压推动探头内活塞移动，活塞推动承压板弯曲并顶住孔壁，同时能够提供一个均匀的、单向的压力区域。压力表用来测量实际的承压力，另有LVTD(Linear Variable Differential Transformer，线性可变差动变压器)用来测量岩石的变形。其中，在国际上具有代表性的钻孔弹模仪非美国古德曼千斤顶(Goodman Jack)莫属，并作为国际岩石力学委员会(ISRM)的建议方法，用于钻孔中测定现场岩体弹性模量，但由于该设备在设计上的缺陷，其测定值必须经过修正，才能得到真实的弹模值，虽然现有的弹模仪有对这个问题也做出了改进，但准确度还不够高，并且在测试的过程中，无法对所探测点进行准确定位，也无法看到探测点的形态以供分析。

实用新型内容

本实用新型实施例的第一目的在于提供：一种钻孔弹模仪，具有计算弹性模量准确度更高的特点，并且有视频和定位显示功能。具体方案如下：

一种钻孔弹模仪，包括前视摄像部分、活塞测量部分和给压部分，所述前视摄像部分位于所述钻孔弹模仪的前端，所述活塞测量部分位于所述钻孔弹模仪的中部，所述给压部分位于所述钻孔弹模仪的末端。所述前视摄像部分内部安装有CCD摄像头和三维罗盘，所述活塞测量部分内部安装有测量活塞、滑块和位移传感器，所述给压部分内部安装油管。

可选的，所述滑块分里外相连的两层。

可选的，所述测量活塞有2个或2个以上。

可选的，所述位移传感器有4个或者4个以上。

可选的，所述给压部分内部安装有油路转换器、加压油油缸、油缸活塞、推杆和电机。

可选的，所述油路转换器与所述加压油油缸相连，所述油缸活塞则在所述加压油油缸的内部空腔中滑动，所述推杆与所述油缸活塞相连，所述电机则位于所述给压部分的尾部。

通过上述实用新型方案，在所述钻孔弹模仪的前端安装所述CCD摄像头，可以使得探测人员看清楚所探测固体介质的形态，在所述数字式弹模仪的前端装所述三维罗盘，则可以显示探测点的仰角、滚角和方位。另外，对所述滑块的结构进行改进，使得测得数值无需进行修正，误差仅为5％-10％。另外，其中，被探测的固体介质一般为岩体，但也可以是混凝土或者金属。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：

图1为本实用新型实施1例提供的结构剖视图；

图2为本实用新型实施2例提供的结构剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

如图1所示，一种钻孔弹模仪，包括前视摄像部分1、活塞测量部分2和给压部分3，所述前视摄像部分1位于所述钻孔弹模仪的前端，所述活塞测量部分2位于所述钻孔弹模仪的中部，并与所述前世摄像部分1相连，所述给压部分3位于所述钻孔弹模仪的末端，并与所述活塞测量部分2相连。所述前视摄像部分1的表面安装有CCD摄像头11，录制探测固体介质整个过程的视频，以供使用者参考和分析所探测固体介质的形态。所述前视摄像部分1内部安装有三维罗盘12，用来定位所探测点的方位，确定探测点的具体位置。所述测量活塞部分2内部安装有测量活塞21、滑块22和位移传感器23，所述滑块22位于所述测量活塞21上方，所述位移传感器23位于所述测量活塞21的两侧，且所述测量活塞21的移动带动所述滑块22和所述位移传感器23的移动。所述给压部分3内部安装有油管30。

在使用所述钻孔弹模仪之前，必须先做好相关准备。首先必须对所探测固体介质进行钻孔，孔径范围要求在Φ90-Φ130mm之间，然后检测所述油管30、所述位移传感器23、油泵(图中未画出)是否正常，控制箱(图中未画出)电量是否充足，电压、位移、视频、定位显示是否正常。

做好上述准备工作后，将专用推杆与所述给压部分3连接好，并每隔1米用布条或扎带将所述油管30和电缆线捆绑在专用推杆上。将所述钻孔弹模仪放置于孔口，打开摄像系统，可以看到所述三维罗盘11的指示，显示所述钻孔弹模仪在孔径中的姿态，即仰角、滚角和方位三个指标，接着将所述钻孔弹模仪匀速推至孔底，录制探测的全过程，以供分析和参考，并结合所述三个指标来确定所述滑块22的加压位置，最终确定探测的准确位置。确定好探测位置后，准备给确定位置加压，加压的范围在0-50Mpa之间，卸压的范围在50-0Mpa之间，在加压和卸压过程中记录被探测固体介质的变形量。首先给所述油管30加压至2MPa，在这个加压的过程中，所述测量活塞21径向移动，同时使得所述滑块22与孔壁慢慢靠近，然后接触，最后挤压。记录下控制器中显示的位移数值L₁，然后卸压至0MPa，记录下控制器中显示的位移数值L₂，然后根据L₁和L₂的读数计算出钻孔的直径。当计算出的钻孔直径比实际直径大8mm时，取出所述钻孔弹模仪更换所述滑块22，直至测出的钻孔直径小于实际直径8mm。然后给所述油管30进行多级的加压和卸压，并记录好各级荷载下对应的位移量L₁和L₂。此过程中采用多次大循环加载法，加载过程分为加压和卸压，加压级分为(单位为Mpa)：0、2、5、10、15、20、25、30、35、40、45；卸压级分为(单位为Mpa)：40、35、30、25、20、15、10、5、2、0，然后将所述数据做出压力-位移曲线图。最后向所述油管9注油，当L₁和L₂回到初始读数时，所述钻孔弹模仪回到闭合状态，则完成对孔径中一个测试点的探测。接下来则将所述钻孔弹模仪移至另一个测试点，重复上述步骤即可。

最后，根据测试后的压力-位移曲线图，结合如下公式计算出不同荷载级别下的弹性模量E(Mpa)：

E＝A×H×D×T^*(γ、β)×ΔQ/ΔD

其中：A＝0.915(与弹模计直径有关的系数)；

H：压力修正系数(0.95≤H≤1.2)；

D：钻孔直径；

T^*(γ、β)：与弹模仪泊松比γ及接触角β有关的系数，具体数据如下：

T^*(0.20，22.5°)＝2.193(当γ＝0.20，2β＝45°时)

T^*(0.25，22.5°)＝2.141(当γ＝0.25，2β＝45°时)

T^*(0.30，22.5°)＝2.077(当γ＝0.30，β＝22.5°时)

ΔQ：压力值的变量(mm)；

ΔD：位移值的变量(mm)。

值得注意一点的是，在计算固体介质的弹性模量时，式中的ΔQ和ΔD取压力-位移曲线图中高压部分的线性段变量值。

另外，所述滑块22采用的是双板结合的结构，由于里层滑块装有螺丝，并且与所述测量活塞21连接，外层滑块则与里层滑块紧紧相连。此种结构的目的在于防止螺丝裸露在外部而生锈，从而影响到所述钻孔弹模仪的测量数值，也缩减了所述钻孔弹模仪的使用寿命。

所述测量活塞21的个数为2个或2个以上，则与之对应的所述位移传感器23的个数为4个或者4个以上，本实例中选用的为4个所述测量活塞21和8个所述位移传感器23。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同点在于所述给压部分3的组成，本实施例中的给压部分3内部安装有油路转换器31、加压油油缸32、油缸活塞33、推杆34和电机35，所述油路转换器31与所述加压油油缸32相连，所述油缸活塞33则在所述加压油油缸32的内部空腔中滑动，所述推杆34与所述油缸活塞33相连，所述电机35则位于所述给压部分3的尾部，并且没有油管30，无需将油管随着所述弹模仪的下降而提供长距离的油管30。这样，使得所述钻孔弹模仪探测的深度大大提升了。与此同时，本实施例的给压方式就有所区别，但其他操作和工作流程相同，具体给压方式如下：

启动所述电机35，推动所述推杆34挤压所述油缸活塞33，当所述油缸活塞33移动的过程中，使得所述加压油油缸32中的油注入到所述油路转换器31内，然后所述油路转换器31通过转换，则提供所述测试活塞21径向压力，使得测量活塞21径向移动，同时使得所述滑块22与孔壁慢慢靠近，然后接触，最后挤压。

最后，结合公式，同样根据压力-位移曲线图，计算出弹性模量E。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims

1.一种钻孔弹模仪，其特征是：

包括前视摄像部分、活塞测量部分和给压部分；

所述前视摄像部分位于所述钻孔弹模仪的前端，所述活塞测量部分位于所述钻孔弹模仪的中部，所述给压部分位于所述钻孔弹模仪的末端；

所述前视摄像部分内部安装有CCD摄像头和三维罗盘；

所述活塞测量部分内部安装有测量活塞、滑块和位移传感器；

所述给压部分内部安装油管。

2.根据权利要求1所述的钻孔弹模仪，其特征是：

所述滑块分为里外相连的两层。

3.根据权利要求1所述的钻孔弹模仪，其特征是：

所述测量活塞有2个或2个以上。

4.根据权利要求1所述的钻孔弹模仪，其特征是：

所述位移传感器有4个或者4个以上。

5.根据权利要求1所述的钻孔弹模仪，其特征是：

所述给压部分内部安装有油路转换器、加压油油缸、油缸活塞、推杆和电机。

6.根据权利要求5所述的钻孔弹模仪，其特征是：

所述油路转换器与所述加压油油缸相连；

所述油缸活塞则在所述加压油油缸的内部空腔中滑动；

所述推杆与所述油缸活塞相连；

所述电机则位于所述给压部分的尾部。