[发明专利]一种用于地应力测量的自行可变径应变花粘贴装置

说明书

技术领域

本发明属于岩体工程物理力学试验领域，具体涉及是一种用于地应力测量的的自行可变径应变花粘贴装置。 

背景技术

地应力是引起矿山、水利水电、土木建筑、铁路、公路和各种地下岩土开挖工程变形和破坏的根本作用力，是地壳表层地质力学状态最基础的原始数据，早已被公认为确定工程岩体力学属性、进行围岩稳定分析、岩土工程开挖设计和决策必不可少的原始资料。特别是随着地下工程深度的不断增加，应力水平迅速增高、巷道围岩应力分布及矿压显现异常，巷道围岩破坏情况变得十分剧烈，支护更加困难。因此，只有掌握了工程所处的岩体地应力条件，才能选取适当的开采技术以及施工方法，进而确定巷道、硐室和采场的最佳断面形状、尺寸、支护形式和相关结构参数，从而保证工程长期稳定和安全高效运营。 

目前，钻孔孔壁应力解除法是国内外最普遍采用的且发展较为成熟的地应力测量方法之一，较其他测试方法具有一次测试即可获取全应力状态、布点少、费用低、成功率较高等优点。钻孔孔壁应力解除法就是在岩壁上打孔，然后将地应力测试应变计安装在孔内，待应变计与岩壁之间的粘接剂固结后利用取芯钻头套取应变计周边的岩芯，同时对应变计的应变恢复情况进行检测、分析和计算，进而获得某一测点的三维应力状态。 

传统的“钻孔孔壁应力解除法”，大多采用空心包体应变计，通过专用安装导杆和定位装置将空心包体应变计经由大孔安装到与其同心的小孔中，并利用环氧树脂系胶结剂将空心包体应变计与周围岩石胶结在一起。鉴于传统的安装工具多采用金属杆件，且直径固定，只能靠人力推送在孔内滑动，而且应变计前端还有一个空心包体柱塞，当测试孔内部不光滑或有部分塌孔现象时，很容易导致胶体过早挤出，而导致安装装置无法准确地将空心包体应变计送入孔内并适时地将胶体挤出完成应变计的成功安装，大大影响了地应力测试效率和测试效果，同时囿于安装杆件及装置的实际条件，测孔深度一般不超过15m，因此只能在巷道附近或岩层浅层进行测试。另一方面，现有商业化的空心包体应变计费用较贵，导致测试成本偏高。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于地应力测量的自行可变径应变花粘贴装置，适用于在地下洞室或矿山巷道里进行较深测孔的岩体三维地应力测量。 

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 

一种用于地应力测量的自行可变径应变花粘贴装置，包括定向器、自动爬行系统、胶体储存及挤出机构、应变花固定与粘贴机构和对自动爬行系统进行控制的线控操作器；所述定向器、自动爬行系统、胶体储存及挤出机构和应变花固定与粘贴机构依次相连； 

所述自动爬行系统包括保护外壳以及两个分别设置在保护外壳前、后端的可调支撑臂伸缩机构，保护外壳内设置有具有防爆功能的12V蓄电池、防爆直流电机、电机控制模块和双向动力输出的变速及换向器；所述线控操作器与自动爬行系统中的电机控制模块相连接，实现装置的自动前进、停止和后退的功能； 

所述胶体储存及挤出机构包括前端盖、固定环、一次性注射器、导轨滑套、导轨滑杆、固定板、后端盖和橡胶软管；其中的前端盖设置有外螺纹并与前端应变花固定及粘贴机构相连接；后端盖与导轨滑杆固接在一起，为一次性注射器提供滑动导向，其后端盖设置有内螺纹并与后方的自动爬行系相连接； 

所述应变花固定及粘贴机构包括内筒、挡圈、内筒后端盖及前端导盖，所述前端导盖的前端为锥形结构，其中的内筒上设有应变片粘贴位置指示槽，内筒后端盖的上方设置有用于固定采集信号电缆的电缆卡，内筒后端盖的下方设置有可穿过橡胶软管用于注胶的注胶孔，所述内筒的表面还套设有橡胶膜并通过挡圈进行固定。