[实用新型]一种测量地应力的高灵敏度钻孔变形计

说明书

技术领域

本实用新型涉及主要应用于岩体的地应力测量，属于岩土工程技术领域，具体地指一种测量地应力的高灵敏度钻孔变形计。

背景技术

地应力是赋存于岩体中的一种应力，它不仅是地质环境与地壳稳定性评价的主要因素，也是地质工程设计和施工的重要资料之一。目前工程上应用最广泛的应力测量方法是水压致裂法和套孔应力解除法。由于水压致裂法存在必须事先假定地应力张量的一个主方向与钻孔轴向一致的局限，因此，套孔应力解除法因其可靠性和稳定性被认为是获得空间三维应力的理想测试方法。套孔解除法中变形法和应变计法应用广泛，主要有以下2种方法：

(1)岩土力学(1983年，第4卷第1期)36-2型钻孔变形计的组装工艺和现场应用；

(2)岩土力学(1987年，第8卷第3期)空心包体式孔壁应变计。

套孔应力解除法中，一般由变形法和应变计法这两种方式。应变计法的精度和可靠性不高，操作麻烦；而变形法操作相对便利，精度和可靠性较高。因此，最常用的是变形法的套孔应力解除法测量。

工程中套孔解除法使用最多的是36-2型钻孔变形计，其传感器为钢环式传感器，套孔应力解除过程中将应力释放产生的钻孔变形转化为钢环的变形。但是，对于软弱岩石，36-2型钻孔变形计传感器刚度较大，触头会给予钻孔壁较大压力、压碎接触处岩石，所测得变形量大于实际的钻孔变形，产生较大误差。在一般情况下，进行应力解除法的坚硬岩石，其钻孔变形较小，而36-2型钻孔变形计灵敏度较低，使得测量的精度不高。同时，36-2型钻孔变形计的传感器不易粘贴应变片，回收率低。

如何有效测量各种岩体、特别是孔径变形小的情况，保证检测结果可信且灵敏度高，这一直是本领域技术人员公认的难题和努力探索的方向，但至今为止尚无令人满意的技术方案问世。

发明内容

本实用新型的目的就是要提供一种测量地应力的高灵敏度钻孔变形计为：头部为变形计头部，中部为空腔圆柱体形的变形计外壳，尾部为锥形卡紧器，所述的变形计外壳内部依次设置有：沿中心轴线设置有圆柱体形的锁座栓，在所述的锁座栓上依次相互间隔套装有四组环式传感器和三个传感器座；每组环式传感器上设置有两个感应电阻片；所述的每个感应电阻片分别接有数据电缆内的电线；所述的数据电缆通过锁座栓的底部的接线板经由电缆压紧圈在锥形卡紧器尾部引出；

所述的每一组环式传感器由两片厚弧形钢片、两片薄弧形钢片相间首尾连接组成；每片薄弧形钢片的圆弧中心位置的内外两侧对应地分别粘贴一片感应电阻片；每组感应电阻片的法向的中心轴线重合且穿过环式传感器外周圆的圆心O；每片厚弧形钢片的圆弧外侧顶部中心上设置有感应触头；所述的感应触头的中心轴线穿过环式传感器外周圆的圆心O；

每个组环式传感器上，两个感应触头的中心轴线和两个感应电阻片的法向的中心轴线相互垂直且相交于环式传感器外周圆的圆心O；

四组环式传感器上八个感应触头分别穿过所述的变形计外壳外周上八个检测孔。

上述技术方案中，所述变形计外壳外的八个检测孔分为四组，对应四组环式传感器；以变形计外壳的中心轴线为轴，两两相邻的一组检测孔变形计外壳圆周上依次旋转相差45°。

上述技术方案中，所述的环式传感器中的两片厚弧形钢片为同等大小的环形的圆弧片，圆弧角度在90°～180°之间。

上述技术方案中，所述的环式传感器中的两片薄弧形钢片为同等大小的环形的圆弧片，圆弧角度在90°～180°之间。

上述技术方案中，每片厚弧形钢片的两端设置有厚弧形钢片螺孔，该厚弧形钢片螺孔的中心轴线穿过环式传感器外周圆圆心O；每片薄弧形钢片的两端设置有薄弧形钢片螺孔，该薄弧形钢片螺孔的中心轴线穿过环式传感器外周圆圆心O；每片厚弧形钢片上的厚弧形钢片螺孔部位设置有台阶式凹槽，该台阶式凹槽的厚度及宽度和薄弧形钢片的厚度及宽度相同；将两片薄弧形钢片和两片厚弧形钢片相间首尾连接，所述的薄弧形钢片插入所述厚弧形钢片的后弧形钢片螺孔的台阶式凹槽上，薄弧形钢片螺孔和厚弧形钢片螺孔对齐时，对应位置的薄弧形钢片螺孔和厚弧形钢片螺孔的中心轴线重合并穿过外环形传感器外周圆圆心O，将对应的薄弧形钢片螺孔和厚弧形钢片螺孔用螺钉固定，组成一个环式传感器。