[发明专利]基于软岩钻孔内岩水耦合作用的松动圈测试系统及方法

权利要求书

1.一种基于软岩钻孔内岩水耦合作用的松动圈测试系统，其包括封孔装置、注浆装置、注水 装置、测试装置和控制装置，其特征在于：

所述测试装置包括可伸缩杆体、显示器、超声波发射器、超声波接收器和用于支撑所述 可伸缩杆体的立柱，所述显示器设置在所述可伸缩杆体的中部，所述超声波发射器和超声波 接收器通过线路连接在所述显示器的输入端，经所述显示器的输出端连接在所述控制装置上， 所述可伸缩杆体的两端分别连接有一个探测杆，两端的探测杆高度相同且保持相互平行，每 个探测杆均是由若干个管体套置在一起形成的，所述超声波发射器和超声波接收器分别安装 在每个探测杆的头部；

所述封孔装置包括平行设置的两个封孔单元，其中，每个封孔单元均包括位于软岩钻孔 内的封堵胶囊，在每个探测杆的头部和中下部套置所述封堵胶囊，在封堵胶囊上设置有注浆 接口和注水接口，所述注浆接口与注水接口分别与注浆软管和注水软管连接，所述注浆软管 和注水软管位于所述探测杆的两侧，并且在所述探测杆的长度方向可上下移动，所述封堵胶 囊内设置有不连通的注水区和注浆区，通过所述注水装置和注浆装置向所述封堵胶囊内注水、 注浆以起胀所述注水区和注浆区，在软岩钻孔口处设置有用于固定所述注浆软管和注水软管 的挡板；所述封堵胶囊上设置有压力感应器，所述压力感应器与所述控制装置连接；

所述注浆软管的另一端通过管道与所述注浆装置连接，所述注水软管的另一端通过管道 与所述注水装置连接，在所述注浆软管、注水软管上设置有用于控制浆液流量和水流量的阀 门，所述阀门通过线路连接在所述控制装置上。

2.根据权利要求1所述的基于软岩钻孔内岩水耦合作用的松动圈测试系统，其特征在于：注 浆装置包括浆料罐，所述浆料罐的罐身为双层结构，所述浆料罐的顶部设置有进料口和进水 口，底部设置有出料口，所述进水口通过管道连接在所述注水装置上，所述出料口通过管道 与每个封孔单元的注浆软管连接。

3.根据权利要求1所述的基于软岩钻孔内岩水耦合作用的松动圈测试系统，其特征在于：所 述超声波发射器和超声波接收器通过螺丝分别固定在每个探测杆的头部。

4.根据权利要求1所述的基于软岩钻孔内岩水耦合作用的松动圈测试系统，其特征在于：所 述探测杆与所述可伸缩杆体之间通过螺栓连接，在连接处附近设置有防护垫圈。

5.根据权利要求1所述的基于软岩钻孔内岩水耦合作用的松动圈测试系统，其特征在于：所 述挡板处用锚杆加固。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于软岩钻孔内岩水耦合作用的松动圈测试系统的测试方 法，其特征在于，依次包括以下步骤：

a调试实验硬件，确定好相邻钻孔的距离，通过调节所述可伸缩杆体，并将其调至适当 的长度，以使探测杆可伸入软岩钻孔内；

b对软岩钻孔的孔底进行预处理，

通过控制装置来控制注浆装置和注水装置，分别向注浆软管和注水软管内注入浆料和水， 浆料和水通过注浆接口和注水接口进入封堵胶囊内的注浆区和注水区，同时封堵胶囊逐步起 胀，通过注浆区和注水区将浆料和水隔成两部分，在所述压力感应器达到设定值时，控制装 置控制所述注水装置并停止注水，当所述注浆软管的出口处检测不到颗粒物时，关闭注浆装 置停止注浆；

c动态封孔，

通过控制装置来控制注浆装置和注水装置，分别向注浆软管和注水软管内注入浆料和水， 浆料和水通过注浆接口和注水接口进入软岩钻孔内，当孔底软岩钻孔孔底水压力与注浆软管 外侧的动态浆液压力相等并达到设定值时，关闭注浆装置和注水装置；

d围岩松动圈测试，

观察所述显示器上显示的初始深度时的声波速度，所述初始深度为探测杆伸入钻孔的深 度，根据显示器上显示的数据，对探测杆的测试深度间隔自动调节，当探测杆向钻孔外收缩 时，注水装置打开且注浆软管上控制浆液流量的阀门打开；当钻孔孔底水压力与注浆软管外 侧的动态浆液压力相等并达到设定值时，注浆软管上控制浆液流量的阀门关闭，且注水装置 停止工作。