[发明专利]一种工程岩体细观裂隙的原位显微观测装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于工程岩体围岩细观裂隙的原位显微观测装置及方法，当观测装置工作时，显微探头在旋转电机的带动下在钻孔内周向旋转；每转动一周后，控制箱控制前进机构沿导轨前进，显微探头随前进机构沿钻孔的轴向前进一个视距距离，如此重复循环上述步骤，直到将整个钻孔观测完毕。使用显微探头代替传统的观测探头，实现了在巷道原位岩体中的细观裂隙观测，有效的避免了实验室观测的缺陷，获得了围岩细观裂隙的真实分布情况，对研究巷道注浆支护等都有很大的指导意义。采用多模块联合控制的方法，可以控制显微探头实现自动旋转和推进，有效的解决了由于显微探头狭小观测区域造成的苛刻人工操作条件，有效的节省了人力和使用的复杂性。

技术领域

本发明涉及一种工程岩体裂隙观测装置及方法，具体涉及一种用于工程岩体围岩细观裂隙的原位显微观测装置及方法，属于工程岩体控制领域。

背景技术

在井下煤矿开采、隧道建设等地下工程中，原位裂隙观测作为一种重要技术手段被广泛使用，它可以通过获取工程岩体的裂隙发育情况，特别是获取工程岩体细观裂隙的发育情况，对获得岩体初始损伤以及受载后的细观裂隙演化研究提供基础，为围岩稳定性控制以及灾害防治等提供真实可靠的技术支持，对施工现场注浆加固、堵水等技术有着十分重要的作用。

但是围岩裂隙的原位观测存在有以下问题：

1、井下原位裂隙观测装置主要采用传统的钻孔窥视装置，但传统的钻孔窥视装置所使用的窥视探头只能拍摄到尺寸大于1mm的宏观裂隙的分布，不能观测到尺寸为0.01mm的细观裂隙的分布，如中国专利CN106437680A所示观测装置，虽能实现了裂隙的原位观测，但是所采用的装置只能捕捉到肉眼所能观测到的宏观裂隙，而捕捉不到尺寸更小的细观裂隙，所以常规的原位观测装置无法获取井下围岩细观裂隙的分布情况。

2、现有的细观裂隙观测多为现场取样后进行实验室室内观测，如中国专利CN103163134A所示装置及技术，将试样带回实验室后进行观测，这样虽然能得到岩石的细观裂隙分布，但这种方法造成了岩石的再破坏，不能得到围岩原位裂隙的真实分布。

3、获取细观裂隙，需用使用高放大倍数的显微探头，但是显微探头由于其高放大倍数的特点所以只能拥有很小的观测视域。而原有的裂隙观测装置多采用手动推送探头进行观测，显然这对显微探头是不适用的。

所以我们需要一种能够用于围岩细观裂隙原位观测的装置及方法，不仅能获取围岩细观裂隙，并且能够让装置自动运行，达到自动观测的效果。

发明内容

针对传统技术中的不足，本发明提出一种用于围岩细观裂隙原位观测的装置及方法，其设计合理且使用方便，能够准确的获得原位岩体中的细观裂隙，并能够实现自动观测。

本发明所采用的技术方案是：一种能够进行围岩细观裂隙原位观测的装置，它包括：旋转电机、转盘、导轨、前进机构、控制箱、显微探头、装置外壳、计算机；装置外壳为透明圆筒状结构，装置外壳的最里端固定旋转电机；转盘与装置外壳转动连接，旋转电机传动连接转盘；导轨一端固定在转盘上，在导轨上安装有前进机构，控制箱和显微探头均安装于前进机构上，且显微探头和前进机构均与控制箱通过导线连接，所述控制箱与计算机无线连接；所述显微探头的镜头中轴线与装备外壳的中轴线垂直相交；当观测装置工作时，显微探头在旋转电机的带动下在钻孔内周向旋转；每转动一周后，控制箱控制前进机构沿导轨前进，显微探头随前进机构沿钻孔的轴向前进一个视距距离，如此重复循环上述步骤，直到将整个钻孔观测完毕。

所述旋转电机通过齿轮组控制转盘旋转，齿轮组包括安装在旋转电机输出轴上的第一齿轮与套接在转盘上的第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合，旋转电机与转盘减速传动。旋转电机采用步进电机，可精确控制旋转角度，保证显微探头能够沿装备外壳旋转一周，

所述转盘的中心安装有转轴，转轴通过轴承座与装置外壳的端面连接。