[发明专利]在干孔中自动测试围岩松动圈的装置及方法

说明书

本发明公开了一种在干孔中自动测试围岩松动圈的装置及测试方法。该装置包括外部的注水胶囊、底部的探孔机器人和机器人行走驱动装置；所述的注水胶囊包括若干个储水囊，相邻的储水囊之间以通水管路贯通连接；一端的储水囊上设置有注水管和尾部排气管；另一端的储水囊上设置有端头排气管；在储水囊中设置有至少一个声波发射探头和至少一个声波接收探头；声波发射/接收探头均通过连接导线连接松动圈测试仪；探孔机器人和机器人驱动装置均连接机器人控制装置。本发明适用广，用水量极少，使用简便，可同时应用于干孔和有水孔的的测试，是一种使用更广泛，操作更便捷，测试结果更准确的岩土声波测试耦合系统装置。

技术领域

本发明是涉及岩体内部围岩松动圈测试技术领域，具体是指一种在干孔中自动测试围岩松动圈的装置，本发明还涉及采用这种装置的测试测试围岩松动圈的方法。

背景技术

随着工程建设的复杂程度和对工程地质要求的提高，我们往往需要测试工程场地的岩土的结构状况和力学特性，以便对重大岩土工程设计、建设及其对环境影响进行评估和决策。

目前，利用声波测试对岩土工程做定量化研究，具体是以电磁激振的方法通过声波发射换能器向介质(如：岩石、岩体，混凝土结构等)发射声波，同时在一定的空间距离上通过声波接收换能器接收介质物理特性调制后的声波。通过观测和分析声波在该场地介质中的传播速度、振幅、频率等声学参数，分析得出介质内部的结构和状况，为岩土工程建设提供数据支撑。声波测试实用性强，完全不破坏工程结构，在建设工程中使用广泛，检测技术先进，检测仪器普遍。

超声波法是围岩松动圈测试中最常用的方法之一，其原理是利用超声波在岩土介质中的传播参数和介质物理力学指标存在明显的相关性，通过测试获得的超声波参数来反应岩体的完整性、裂隙发育程度及破裂范围，为判断岩体质量、类别及支护设计提供参考。超声波法测试围岩松动圈的原理简单，探测技术可靠，仪器便宜可重复利用，目前松动圈检测仪已经被广泛的应用隧道及巷道松动圈的测试中，松动圈的探测结果对于隧道及巷道支护有着重要的意义。

具体的，超声波探头和探孔之间的耦合是围岩松动圈超声波测试中的技术关键，一般采用水耦合方法来解决这一问题；即先向探孔中注水，利用探孔形成的封闭的测试空间，然后往封闭的测试空间注水，使得声波换能器处在这一段封闭充满水的探孔中，随后进行逐点测试。但是，在测试段探孔围岩较破碎时，探孔中无法充满水，常规的测试装置不适用。特别是在仰孔或破碎的围岩中，实际注水困难，操作性差。

也有部分松动圈装置可以在干孔中完成对围岩松动圈的测试，然而这些方法基本是通过人工逐点移动探头来完成，即测试完一点手动移动到下一测试点，移距一般为200mm。在强动力冲击、高放射性的环境中利用上述常规的超声波测试围岩松动圈时，操作人员的生命安全面临极大的威胁。

发明内容

本发明的第一目的是：干孔条件下实现围岩松动圈自动测试，解决人工逐点移动探头测试和在危险环境中测试的人员安全问题，提高测试安全性。

该装置它包括外部的注水胶囊、底部的探孔机器人和机器人行走驱动装置；所述的注水胶囊包括若干个储水囊，相邻的储水囊之间以通水管路贯通连接；一端的储水囊上设置有注水管和尾部排气管；另一端的储水囊上设置有端头排气管；在至少一个储水囊中设置有至少一个声波发射探头；在另一个储水囊中设置至少一个声波接收探头；所述的声波发射探头、声波接收探头均通过连接导线连接松动圈测试仪；所述的探孔机器人和机器人驱动装置均连接机器人控制装置。

上述技术方案中，所述的注水胶囊的各个储水囊均为等径的中空的圆环形，中空的连通水管路沿轴向设置在各个储水囊的圆环内侧。