围岩应力扰动程度测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种围岩应力扰动程度测试装置。适用于地下工程领域。
【背景技术】
[0002]地下工程开挖以后围岩会出现应力重分布，应力的重新分布将导致围岩出现不可恢复损伤，这些损伤主要是由于内部裂纹扩展所引起的，因此会使围岩的内部结构也产生永久性变化。这些变化所导致的围岩力学和水力学特性变化可以被直接定量测试，如裂纹数量统计、声波测试、声发射监测、渗透试验等。
[0003]由于围岩受应力重分布影响的不同，在围岩应力扰动区内也会出现不同的扰动程度，靠近边墙的围岩通常受扰动影响较大，出现明显的破裂损伤；距离边墙较远的围岩，则受损较轻。由于应力扰动程度的不同，上述的测试方法在推广应用于现场时，普遍存在一定的局限性，例如只有当裂纹张开，才能出现波速降低现象，而应力扰动较小的区域，裂纹的张开度普遍偏小甚至紧闭，并不会导致围岩波速的变化。再比如说，利用水的渗透性变化测试时，由于岩石水理性质的变化会导致二次测试时的不准确，尤其是对于软岩，这种影响更加明显，甚至会导致无法完成后续的测试。
【发明内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是:针对上述存在的问题，提供一种结构简单、成本较低的围岩应力扰动程度测试装置，以简单、迅速、直接的评价围岩的应力扰动程度，不对围岩状态产生影响。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:一种围岩应力扰动程度测试装置，其特征在于:包括置于围岩钻孔内的封隔装置和置于围岩外的供气装置，所述封隔装置包括两个用于封堵围岩钻孔的封隔器，两封隔器之间形成承压段空腔，所述供气装置包括氮气罐，该氮气罐经输气泵、输气管、流量传感器、逆止阀连通多通转换开关，并经多通转换开关分成三条支路，一条支路经输气管连通承压段空腔，另两条支路经输气管分别连通两个封隔器，每条支路的输气管上均设有截止阀和卸压阀；所述多通转换开关上设有检测各输气管内气压的压力传感器，该压力传感器与压力表和记录仪电连接。
[0006]所述封隔器为充气可膨胀的橡胶塞。
[0007]位于承压段空腔内的输气管上开有若干透气孔。
[0008]本实用新型的有益效果是:本实用新型中气体渗透性测试不会对围岩状态产生影响，可以反复进行测试，而利用液体渗透性进行测试，会改变围岩的状态，例如水会使围岩饱和。由于应力重分布造成损伤，导致围岩内部结构发生变化，气体渗透性测试相比于其它测试方法，会更加直接地表示出来。本实用新型岩壁受力范围较广(测试段长可达达Im或者更长)，从而避免了“点”应力状态的局限性和地质条件不均匀的影响。本实用新型不需要围岩力学参数参与计算，可避免由力学取值不准确而引起的误差。
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0010]如图1所示，本实施例为一种围岩应力扰动程度测试装置，该装置包括置于围岩上钻孔13内的封隔装置和置于围岩外的供气装置。
[0011 ] 其中封隔装置采用过双封法，通过两个封隔器12对钻孔13进行封隔，两封隔器12之间形成承压段空腔131，将测试段岩体封隔起来。本实施例中封隔器12采用充气可膨胀的橡胶塞，在橡胶塞充气加压膨胀后封堵钻孔13。
[0012]供气装置包括氮气罐1，本例为便于气泵启动和用电安全，配置了多通转换开关6。氮气罐I通过输气泵2、输气管4、流量传感器3、逆止阀5连通多通转换开关6，并经多通转换开关6分成三条支路，一条支路经输气管4、截止阀10、卸压阀11连通承压段空腔131，并在位于承压段空腔内的输气管4上开有若干透气孔4 一 I，另两条支路经输气管4、截止阀10、泄压阀11分别连通作为封隔器的两个橡胶塞。本例在多通转换开关6上安装有压力传感器7，该压力传感器检测各输气管4的气压，压力传感器与压力表8和记录仪9电连接。
[0013]本实施例中供气装置的供压压力要求大约2倍上覆岩体自重，以克服地应力的影响，使气体溢出。本例中输气管4采用的钢管端部采用外螺纹，接头为内螺纹，密封采用在钢管外螺纹上缠绕生料带，及钢管端部加垫尼龙或钢垫片，此种结构的压力钢管最高测试压力为3O?40MPa。
[0014]本实施例提出的气体渗透性测试方法为气体压力衰减测试，通过在测试区域提供一个初始压力，测试随着气体从周围岩体渗出所导致的压力衰减，具体方法如下:
[0015]在地下工程的边墙进行垂直钻孔，钻孔13深度为2倍地下洞室跨度(应力扰动区深度不会超过2倍洞径)，孔径为90_，以便于作为封隔器12的橡胶塞安装；
[0016]通过钻杆将两个可膨胀的橡胶塞放置到选定的测试段，加压使其膨胀，形成承压段空腔131 ；
[0017]开启输气泵2对承压段空腔131注气加压，钻孔孔壁承受逐渐增强的气压作用，当压力达到临界破裂压力，孔壁沿阻力最小的方向出现破裂，并在垂直于横截面上最小主应力的平面内延伸；
[0018]由于孔壁出现破裂，气体渗出，导致气体压力值出现下降，记录气体输入量和时间的关系；
[0019]在不同钻孔深度处，放置封隔器12，进行加压测试，形成不同深度处气体渗出速率汇总。将最深孔底处的测试结果作为基础，与其余深度处测试结果进行对比，便可以获得不同应力扰动程度评价。
【主权项】
1.一种围岩应力扰动程度测试装置，其特征在于:包括置于围岩钻孔(13)内的封隔装置和置于围岩外的供气装置，所述封隔装置包括两个用于封堵围岩钻孔(13)的封隔器(12)，两封隔器(12)之间形成承压段空腔(131)，所述供气装置包括氮气罐(I)，该氮气罐经输气泵(2)、输气管(4)、流量传感器(3)、逆止阀(5)连通多通转换开关￠)，并经多通转换开关(6)分成三条支路，一条支路经输气管(4)连通承压段空腔(131)，另两条支路经输气管(4)分别连通两个封隔器(12)，每条支路的输气管(4)上均设有截止阀(10)和卸压阀(11);所述多通转换开关(6)上设有检测各输气管内气压的压力传感器(7)，该压力传感器与压力表⑶和记录仪(9)电连接。
2.根据权利要求1所述的围岩应力扰动程度测试装置，其特征在于:所述封隔器(12)为充气可膨胀的橡胶塞。
3.根据权利要求1或2所述的围岩应力扰动程度测试装置，其特征在于:位于承压段空腔(131)内的输气管(4)上开有若干透气孔(4 一 I)。
【专利摘要】本实用新型涉及一种围岩应力扰动程度测试装置。本实用新型的目的是提供一种围岩应力扰动程度测试装置，以简单、迅速、直接的评价围岩的应力扰动程度，不对围岩状态产生影响。本实用新型的技术方案是：围岩钻孔内的封隔装置和围岩外的供气装置，封隔装置包括两个用于封堵围岩钻孔的封隔器，两封隔器之间形成承压段空腔，供气装置包括氮气罐，该氮气罐经输气泵、输气管、流量传感器、逆止阀连通多通转换开关，并经多通转换开关分成三条支路，一条支路经输气管连通承压段空腔，另两条支路经输气管分别连通两个封隔器，每条支路的输气管上均设有截止阀和卸压阀；多通转换开关上设有检测各输气管内气压的压力传感器，该压力传感器与压力表和记录仪电连接。
【IPC分类】G01N15-08
【公开号】CN204536163
【申请号】CN201520167511
【发明人】刘宁, 张春生
【申请人】中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月24日