[实用新型]一种色素粉末投放装置

说明书

本实用新型提供一种色素粉末投放装置，用于安装于钻孔中的上封隔器、下封隔器之间，压力管上设有切换阀，与切换阀连通设有软管，色素粉末投放装置中设有色素粉末块、与色素粉末块连通的水流通道、连通压力管的压力通道、以及可将压力通道阻断或导通的滑块，滑块在上封隔器和下封隔器未膨胀时将压力通道阻断，在软管泵入水流使上封隔器和下封隔器膨胀时推动滑块进而将压力通道导通，压力管中的水流通过压力通道、水流通道冲刷色素粉末块，进而实现色素粉末投放以将封隔孔段染。本实用新型可实现正常试验程序中只对压裂孔段部位进行色素粉末投放，提高破裂缝形态辨识度和方向测量准确度，为钻孔录像等电测法快速准确获得地应力方向提供便利条件。

技术领域

本实用新型涉及涉及岩土试验领域，具体是一种色素粉末投放装置。

背景技术

水压致裂地应力测量方法是岩体地应力测试方法中应用最广泛的方法，是国际岩石力学学会(ISRM)、美国材料学会(ASTM)和国内相关规程规范的主要推荐方法。该方法通过对钻孔测试段岩体水力压裂特征参数的识别与提取，直接计算测点部位岩体地应力量值，且测试相对便捷，成果代表性强，因此，自该方法提出以来，一直作为学术界及工程应用中的重要测试方法获得推动与完善。

水压致裂法地应力测试有两个环节组成，其一为量值测试。该环节利用一对可膨胀的橡胶封隔器在选定钻孔深度封隔一段约1m长的孔段，封隔器和封隔孔段由一个或两个压力管道联通地表的压力泵。封隔器放到选定深度后，量值测试主要程序为：(1)膨胀橡胶封隔器，两封隔器间形成封隔孔段；(2)下面为试验操作和现象描述：对封隔孔段泵入水体持续加压，封隔孔段水压力增加直至孔壁岩体压裂，裂缝扩展，停泵，封闭压力管路，封隔孔段岩体渗透造成压力缓慢下降，裂缝关闭，对承压管路卸压。重复上述操作3个循环；(3)封隔器卸压操作，进行下一个孔段量值测试；(4)采集岩体承压试验过程的压力数据，根据其特征压力参数计算岩体地应力量值。

第二环节是方向测试，该环节在量值测试全部完成取出双封隔器后进行，一般由印模器执行，极少数情况下，可以由钻孔电视对破裂缝形态和位置进行记录。印模器主体是外表为生橡胶层的可膨胀封隔器。该环节主要程序为：(1)将印模器放入试验钻孔量值测试的深度；(2)地表的压力泵对压力管道泵入水，使印模器膨胀，致使量值测试时的破裂缝再次张开，部分表层生橡胶挤入破裂缝。(3)维持压力一定时间，使破裂缝形状固化。(4)卸压，提出印模器至孔口；(5)查看并由透明薄膜纸拓印破裂缝留下的凸起痕迹，由印模器连接的定向器确定方向。

目前，针对水压致裂法方向测试技术的改进集中在定向和提高印模效率上，主要有无时限定向装置、电子化定向方法和双印模器装置等。现有定向装置和方法可以满足地应力方向测试对定向的需求。但当前水压致裂法地应力方向测试存在仍存在以下主要问题：(1)国内印模测试压力通道由钻杆承载，印模单次测试均要连接和拆卸钻杆，方向测试时间远超量值测试时间，一般做法是减少方向测试数量，只进行量值测试数量的20％～40％，不同于国际上每段均进行量值和方向测试。(2)方向测试环节存在因破裂缝狭小无法采用钻孔电视等电法观测、传统方向测试所用印模器印痕容易模糊不清的情况，影响破裂缝形态和截面主应力方向判定。

特别说明，量值测试过程中孔壁破裂缝由内水压力、地应力和岩体抗拉强度等因素合力造成，为了不产生新的裂缝，方向测试印模器的内水压力必须处于重张压力和破裂压力之间，因此，印模测试中裂缝张开度较小，宽度一般小于1mm，且当内水压力小于关闭压力后，破裂缝随即闭合。上述原因是印模器印痕难以观察和钻孔录像等电测法难以作为地应力方向测试的主要原因。

分析破裂缝印痕模糊不清的主要因素还有：(1)印模器外表生橡胶颜色呈黑灰色，正常破裂缝的印痕为微小凸起无其它差异性特征，故印痕难以寻找且形态不宜判断；(2)上下钻过程中印模器被孔壁和套管摩擦产生多余痕迹，或者破裂缝凸起痕迹被磨平。(3)钻孔录像等电子记录设备应用效果不佳。上述情况影响了破裂缝形态及其代表的主应力方向信息判定，并对水压致裂法地应力测试效率和数据准确性造成了较大影响。

实用新型内容