室1内侧壁上设有密封圈4。
[0022] 上述技术方案中，所述限位套筒18的内侧壁上也设有密封圈4。
[0023] 上述技术方案中，所述通水孔19、荷载传动轴2和定向罗盘12为同轴设置。
[0024] 上述技术方案中，所述压力室1的底部套有保护套10。所述保护套10罩住支撑板 14、支撑杆6和限位套筒18。
[0025] 上述技术方案中，压力室1和活塞16与水压致裂法印模器配合，形成加载单元；荷 载传动轴2和横梁9形成传动系统；限位板5、限位套筒18、定位槽7形成限位单元，顶针 13、罗盘定位板15和罗盘12形成定向单元。
[0026] 本实用新型通过与水压致裂法设备中的印模器配合，解决了定向过程中的加载问 题；通过限位板与定位插销的共同作用，解决了荷载传动轴的位移行程；通过荷载传动轴、 横梁与顶针的相互配合，解决了罗盘的定向问题。从而可以测定水压致裂法破裂缝的方位。 为隧道或地下硐室设计提供依据。
[0027] -种利用上述超深钻孔水压致裂法岩体破裂缝无时限定向装置进行定向测试方 法，它包括如下步骤：
[0028] 步骤1 :将水压致裂法印模器与该装置的压力室1相连，水压通过通水孔19作用 于活塞16上，从而推动荷载传动轴2向下运动；
[0029] 步骤2 :荷载传动轴2向下运动时传动轴下面的空气通过排气孔3排气，同时，荷 载传动轴2与密封圈4接触以保持压力室1中的压力；
[0030] 步骤3 :荷载传动轴2向下运动，活塞16到达限位板5时，定位插销8利用弹簧的 作用插入定位槽7中，同时，与横梁9连接的顶针13与罗盘定位板15接触，使得通过支撑 杆6和支撑板14固定的定向罗盘12的指针亦以固定（罗盘定位板15通过杠杆26定位指 南针立轴25,即实现了罗盘指针（指南针23)的固定），然后测定水压致裂法地应力测试的 破裂缝方向；
[0031] 步骤4 :测试结束后，拉动定位插销8,荷载传动轴2在第一弹簧11的作用下向 上复位，定向罗盘12的指针也就活动了，进而进行下一个测试（通过定向罗盘指针与印模 器上破裂缝的相对位置之间的弧长，通过它们之间的弧长计算两者之间的相对角度，所计 算出的角度就是水压致裂法地应力测试的破裂缝所对应的方向，从而就准确测定破裂缝方 向）。
[0032] 所述步骤3中测定水压致裂法地应力测试的破裂缝方向的具体方法为：通过卡尺 测量得到定向罗盘12指针与印模器上破裂缝的相对位置之间的弧长1，通过上述弧长1，根 据如下公式2即可算出水压致裂法地应力测试的破裂缝所对应的方向a
(2)
[0034] 其中，1为定向罗盘12指针与印模器上破裂缝的相对位置之间的弧长，a为水压 致裂法地应力测试的破裂缝所对应的方向，D为钻孔直径，31为圆周率。
[0035] 本实用新型能充分利用水压致裂法设备（印模器）中的压力，不受钻孔孔深与时 间的限制。待水压致裂法设备（印模器）下放至指定位置后，即可进行加压定向。从而即 可准确测定水压致裂法地应力测试的破裂缝方向。
[0036] 本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1. 一种超深钻孔水压致裂法岩体破裂缝无时限定向装置，它包括定向罗盘（12)，所述 定向罗盘（12)包括罗盘盒（24)、设置在罗盘盒（24)内的指南针立轴（25)、安装在指南针 立轴（25)上的指南针（23)、设置在罗盘盒（24)内的杠杆支撑件（27)、设置在杠杆支撑件 (27)上的杠杆（26)，所述杠杆（26)的一端能定位指南针立轴（25)，其特征在于：它还包括 压力室（1)、设置在压力室⑴内并与压力室⑴匹配的活塞（16)、固定在活塞（16)底面中 部的荷载传动轴（2)、固定在压力室（1)底部的限位板（5)、顶端固定在限位板（5)上的支 撑杆（6)、固定在支撑杆（6)底端的支撑板（14)、固定在荷载传动轴⑵底面的横梁（9)、套 在支撑杆（6)上的第一弹簧（11)、固定在支撑板（14)顶面边缘的罗盘定位板（15)、固定在 横梁（9)底部并与罗盘定位板（15)对应的顶针（13)，其中，所述支撑板（14)顶面中部固定 连接定向罗盘（12)的罗盘盒（24)、所述罗盘定位板（15)连接所述杠杆（26)的另一端，所 述压力室⑴的顶部设有通水孔（19)，压力室⑴的侧壁底部设有排气孔（3)，所述限位板 (5)的中部设有通孔（17)，限位板（5)的底面还固定有与通孔（17)对应的限位套筒（18)， 所述荷载传动轴（2)穿过通孔（17)和限位套筒（18)，所述第一弹簧（11)的一端连接支撑 板（14)，第一弹簧（11)的另一端连接横梁（9);所述荷载传动轴（2)上设有定位槽（7)，所 述限位套筒（18)上设有定位插销安装孔（20)，所述定位插销安装孔（20)内通过第二弹簧 (22)设置有能与定位槽（7)配合的定位插销（8)。2. 根据权利要求1所述的超深钻孔水压致裂法岩体破裂缝无时限定向装置，其特征在 于：所述排气孔（3)上方的压力室（1)内侧壁上设有密封圈（4)。3. 根据权利要求1所述的超深钻孔水压致裂法岩体破裂缝无时限定向装置，其特征在 于：所述限位套筒（18)的内侧壁上也设有密封圈（4)。4. 根据权利要求1所述的超深钻孔水压致裂法岩体破裂缝无时限定向装置，其特征在 于：所述通水孔（19)、荷载传动轴（2)和定向罗盘（12)为同轴设置。5. 根据权利要求1所述的超深钻孔水压致裂法岩体破裂缝无时限定向装置，其特征在 于：所述压力室（1)的底部套有保护套（10)。
【专利摘要】本实用新型涉及超深钻孔水压致裂法岩体破裂缝无时限定向装置，包括定向罗盘，压力室、活塞、荷载传动轴、限位板、支撑杆、固定在支撑杆底端的支撑板、固定在荷载传动轴底面的横梁、套在支撑杆上的第一弹簧、固定在支撑板顶面边缘的罗盘定位板、固定在横梁底部并与罗盘定位板对应的顶针，支撑板顶面中部固定连接定向罗盘的罗盘盒、罗盘定位板连接杠杆的另一端，压力室的顶部设有通水孔，压力室的侧壁底部设有排气孔，限位板的中部设有通孔，限位板的底面还固定有与通孔对应的限位套筒，荷载传动轴穿过通孔和限位套筒，第一弹簧的一端连接支撑板，第一弹簧的另一端连接横梁。本实用新型使用时不受钻孔孔深与时间的限制。
【IPC分类】E21B47/00
【公开号】CN204984396
【申请号】CN201520719505
【发明人】刘元坤, 付敬, 许静, 叶文欣, 刘晔, 别钦丞
【申请人】长江水利委员会长江科学院
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年9月16日