[发明专利]半包体直接贴片地应力解除测试装置及方法

权利要求书

1.一种半包体直接贴片地应力解除测试装置，包括支架、与支架连接的支撑件、套设于支撑件外围的橡皮筒，所述支撑件由至少3个弧形块拼接形成，每个弧形块从内孔至外表均设有安装应变丛推挤块的槽孔，应变丛推挤块的外表为弧形结构，多个弧形块和应变丛推挤块拼接后形成圆柱体结构，橡皮筒套设在支撑件和应变丛推挤块所形成圆柱体结构外壁；应变丛推挤块的外端壁设有不变形层，橡皮筒上设有安装应变丛的开口，不变形层与橡皮筒开口处粘结；不变形层上粘结补偿片或温度传感器，在粘结补偿片或温度传感器上依次粘结应变丛软橡皮、应变丛，应变丛通过连接线与电缆线连接，电缆线与测试仪连接，以获取应变丛的测量数据；支架与支撑件中部形成可插入推挤内杆的空腔，推挤内杆插入时推动支撑件向外扩展；推挤内杆推入时，推挤内杆将应变丛推挤块和支撑件撑起，应变丛推挤块带动不变形层、外层的软橡皮层和应变丛首先接触测量孔孔壁，随后应变计其它部位橡皮筒接触测量孔孔壁；应变计的粘贴采用将有反应后仍处于粘稠状态胶水均匀涂抹于应变丛软橡皮，安装推进时旋转外连接杆使得应变计表面胶水不过分集中在一个方向。

2.如权利要求1所述的半包体直接贴片地应力解除测试装置，其特征在于：支撑件的另一端插接前端支撑杆，前端支撑杆与导向头连接。

3.如权利要求1所述的半包体直接贴片地应力解除测试装置，其特征在于：橡皮筒的尺寸与未插入推挤内杆时的支撑件的尺寸相匹配，呈略绷紧状，外径呈圆筒形。

4.如权利要求1所述的半包体直接贴片地应力解除测试装置，其特征在于：应变丛推挤块由具有一定弹性的塑料材料制成。

5.如权利要求1所述的半包体直接贴片地应力解除测试装置，其特征在于：还包括套管双杆安装装置，所述套管双杆安装装置包括外连接杆和设于外连接杆内的内连接杆，外连接杆和内连接杆分别由多根连接杆可拆卸地串联而成，第一根外连接杆与支架连接，内连接杆与推挤内杆相连接。

6.如权利要求5所述的半包体直接贴片地应力解除测试装置，其特征在于：第一根外连接杆与推挤内杆的连接部位设有定位凸起，支架上设有与第一根外连接杆的定位凸起相配的支架定位槽，其余外连接杆首端具有连接螺帽，杆内侧有定位凸起，末端具有连接螺纹和定位槽，连接时定位凸起卡入定位槽，连接螺纹与连接螺帽螺纹连接。

7.如权利要求5所述的半包体直接贴片地应力解除测试装置，其特征在于：内连接杆用开口销与推挤内杆相连接，内连接杆的内杆首端为凸起，内杆末端为开口槽，均设有销孔。

8.一种采用如权利要求1-7中任一项所述的半包体直接贴片地应力解除测试装置进行应力解除测试的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、测量孔测试准备：测量孔取芯后，首先进行孔深测量，获得大孔和小孔的孔深；其次进行孔壁清洗，用丙酮对孔壁擦拭；再次进行孔壁烘干，采用微型烘干器烘干小孔孔壁；

步骤二、应变计安装：根据已获得的孔深，截取合适长度的导向头，将应变计安装在支架上，支架前端插入导向头，连接支架和第一根外连接杆，插入推挤内杆，但保持安装初始状态，将应变计软橡皮外表面均匀涂胶，随后逐根连接内连接杆和外连接杆，直至将应变计送入小孔计算孔深处，随后推动内连接杆进而推动推挤内杆使得应变计撑起，将应变丛及橡皮筒与孔壁接触压紧，推进时旋转外连接杆使得应变计表面胶水不过分集中在一个方向等到胶水固化完毕，首先拉出内连接杆和推挤内杆，其次拉出外连接杆以及支架；

步骤三、应变计解除及后续试验：将应变计电缆线依次穿过套钻钻具、钻杆，拉紧固定于钻机后侧，最后连接到测试仪器，启动钻机、逐步解除包含应变计的岩心，在此过程中记录应变片应变数据，为获得应变片粘结情况及计算参数，对取得的岩心进行围压试验；

步骤四、设定应变计布设3个应变丛，其序号用i表示，应变丛对应极角为θ_i；每个应变丛由4个应变片组成，其序号用j表示，与轴线夹角为求解下述观测值方程组，可得测试部位三维应力状态：E·ε_k＝A_k1σ_x+A_k2σ_y+A_k3σ_z+A_k4τ_xy+A_k5τ_yz+A_k6τ_zx            (1)

k＝4(i-1)+j，i＝1～3，j＝1～4；

式中应力系数A_k1～A_k2为：

其中：E为岩体弹性模量，μ为泊松比，ε_k为观测值。