[发明专利]一种小孔径16分量锥形应变计

说明书

本发明公开了一种小孔径16分量锥形应变计，应变计包括应变头、活塞杆和储液腔体，活塞杆上端设置有安装定位销钉，应变头包括铝质帽、出胶孔、应变片、粘贴槽、粘接剂挡圈、引线孔和临时固定孔，粘贴槽设置在应变头外壁，应变片安装于粘贴槽中，引线孔设置在应变头周侧与粘贴槽连通，应变片的数据线从引线孔伸出，储液腔体内注满环氧树脂混合胶液后，将铝线穿过临时固定孔，使活塞杆与前端应变头连接，活塞杆向储液腔体方向运动，混合胶液从出胶孔溢出与孔底粘接。本发明能够采集16个不同方向的岩石应变数据，地应力测量结果更精确；所需钻孔孔径为60mm，单点安装周期由过去的6h缩短至2h，测试效率高；能够测量三维地应力，测试结果更可靠。

技术领域

本发明涉及地球物理岩体应力测量领域，具体地说涉及一种小孔径16分量锥形应变计。

背景技术

地应力是地下岩土体工程灾害发生的最根本作用力，是影响工程稳定性的关键因素，获得工程区域的地应力数据对于企业安全生产至关重要。同时，精确测量地应力，也是科研工作者们一直孜孜探索的课题。

通常，地应力测量方法分为直接法和间接法，套孔应力解除法和水压致裂法分别是直接法和间接法中最常用的地应力测量方法。孔底应力解除法是套孔应力解除法的一种，该方法是在水平钻孔孔底粘贴应变计然后钻大孔套芯，通过采集套芯过程中孔底变形数据，并结合岩石力学参数，以反算获得测点的三维地应力。

与空心包体套孔应力解除法相比，孔底应力解除法无需在孔底钻小孔，测试成功率有所提高，但由于施工孔径一般在130mm左右，测试效率低，测试周期长，因此发展小孔径地应力测试方法势在必行，而小孔径应变计的研发是应解决的首要问题。目前，现有技术中还没有一种适应于小孔径孔底应力解除法的应变计。

发明内容

本发明为了解决当前孔底应力解除法测量地应力测试率低、周期时间长等技术问题，提出一种小孔径16分量锥形应变计，能够采集16个不同方向的岩石应变数据，其测量结果更加准确、测试效率高、周期时间短且测量结果更加可靠。

一种小孔径16分量锥形应变计，所述锥形应变计包括应变头、活塞杆和储液腔体，活塞杆上端设置有安装定位销钉，通过安装定位销钉与安装杆凹形槽配合连接，所述应变头包括铝质帽、出胶孔、应变片、粘贴槽、粘接剂挡圈、引线孔和临时固定孔，所述粘贴槽设置在应变头外壁，应变片安装于粘贴槽中，所述引线孔设置在应变头周侧与所述粘贴槽连通，所述应变片的数据传输线从引线孔伸出，所述储液腔体内注满环氧树脂混合胶液后，将铝线穿过所述临时固定孔，使所述活塞杆与应变头连接，活塞杆向储液腔体方向运动，环氧树脂混合胶液从所述出胶孔溢出，并被粘结剂挡圈阻挡，环氧树脂混合胶液保存在应变计与孔底间隙。

进一步地，所述应变计头部为锥形，所适应钻孔孔径为60mm。

进一步地，所述应变片共有16组，每个粘贴槽粘有2组应变片，第一组应变片水平设置，第二组应变片垂直于第一组应变片设置，所述粘贴槽沿锥形应变头周侧均匀分布，相邻粘贴槽的夹角为45°。

进一步地，所述粘贴剂挡圈设置在锥形应变头周侧，且外边超出应变头的锥形外缘10mm。

进一步地，所述活塞杆外径比所述储胶腔体内径小1～2mm。

进一步地，所述安装定位销钉与活塞杆固定连接。

进一步地，所述路线长度为3cm、直径为3mm。

本发明的有益效果为：

1)本发明提供的小孔径16分量锥形应变计，能够采集16个不同方向的岩石应变数据，测试数据较全，故地应力测量结果更精确；

2)本发明提供的小孔径16分量锥形应变计，所需钻孔孔径为60mm，测试效率高，单点安装周期由过去的6h缩短至2h；