[发明专利]可缩张的连杆驱动式土石混合体原位力学性能测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及岩土体原位抗剪强度指标测试技术领域，尤其是涉及一种可缩张的连杆驱动式土石混合体原位力学性能测量装置。

背景技术

现场测试可直接测试得到原位土石体的力学性能指标，对指导工程设计和现场安全生产非常必要。

目前，原位测试主要是在地面或一定深度进行相关的力学参数测定，且大多适合于土体，现有原位测试结果不能反映真实的土石体原始应力状态，测定结果往往与实际相差较大。

另外，由于现有原位测试对土体的扰动影响较大，使得测试结果达不到工程精度的要求。

发明内容

本发明的目的是针对土石体现有原位测试主要在地面或一定深度进行，不能真实反映土石体原始应力状态的问题，提供一种可缩张的连杆驱动式土石混合体原位力学性能测量装置，能够实现不同深度处土石体的原位抗剪强度指标测试。

本发明的一种可缩张的连杆驱动式土石混合体原位力学性能测量装置包括：

探杆，具有预定的长度，且沿轴向为内部空心的结构；

筒形密封腔，可沿径向膨胀，所述密封腔的一端通过顶冒可拆卸安装在所述探杆的一端；

底座，套设在所述密封腔的另一端；

刚性空心杆，套设在所述探杆和密封腔内，并穿过所述顶冒和底座，空心杆和所述顶冒和底座之间为密封配合，在所述空心杆的位于所述密封腔内的段上开设有喷嘴；

卡具，设置在所述空心杆的伸出所述底座的一端上；

连杆驱动机构，设置在所述底座和卡具之间；

扩张板，安装在连杆驱动机构上，当沿轴向移动所述空心杆时，所述卡具通过所述杆驱动机构使所述扩张板旋转至预定的角度；

位移传感器，设置在探杆上，用于测量轴向移动所述探杆的距离；

拉力传感器，用于测量在轴向移动所述探杆时的拉力大小。

优选地，所述连杆驱动机构包括：上连杆和下连杆，上连杆的一端铰接安装在所述底座上，另一端与下连杆的一端相铰接，下连杆的另一端铰接安装在所述卡具上；所述扩张板安装在所述上连杆上。

优选地，在所述扩张板上设置有在所述扩张板张开时可对所述扩张板挤压的土石混合体进行破碎的凸牙。

本发明利用可收缩扩张的连杆驱动机构驱动扩张板在预钻孔中自由扩张和收缩，扩张板收缩可下沉至孔内不同深度，扩张板旋转扩张过程可扩孔破碎土石体，提升探头装置可剪切破坏土石体，可完成不同深度处土石体的原位抗剪强度指标测试，装置结构可靠、操作简单、测试结果精度高。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2是本发明的实施状态示意图；

图3是图1中的扩张板收缩状态放大示意图；

图4是图1中扩张板完全张开状态放大正视图；

图5是图1中扩张板完全张开状态放大俯视图；

图6是相邻的扩张板的截面示意图。

图1、图2、图3、图4、图5和图6中：1-卡具，2-刚性空心杆，3-喷嘴，4-连杆驱动机构，41-上连杆，42-下连杆，5-扩张板，6-凸牙，7-拉力传感器，8-密闭腔底座，9-密闭腔，10-探头顶帽，11-凹形破裂面，12-钻杆，13-土石混合体，14-位移传感器，15-钻机，16-数据采集仪，17-计算机

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。

如图1、2、3、4所示，本发明可缩张的连杆驱动式土石混合体原位力学性能测量装置包括：探杆12、筒形密封腔9、密封腔底座8、连杆驱动机构4、扩张板5、刚性空心杆2和卡具1。

探杆12具有预定的长度，在本发明实施例中，可以采用钻机15的钻杆，即在钻机15钻开孔后，拆卸掉钻杆的钻头，即将钻杆作为探杆12使用。当然，也可以是单独设置的能够伸至钻开的孔的底部的杆即可，且沿轴向为内部空心，以便于放置刚性空心杆2。

筒形密封腔9可沿径向膨胀，密封腔9的一端通过顶冒10可拆卸安装在探杆12的一端。在本发明实施例中，是安装在钻杆的一端。密封腔9采用弹簧钢材料做成，既具有一定的刚性，同时在受压下能够适当缩胀。例如，当向密封腔9充入一定压力的水或是气时，密封腔9就膨胀，这样，能够对密封腔9深入到的外圆周面相接触的土石混合体进行施压。