[发明专利]一种钻孔原位测试触探加载装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种钻孔原位测试触探加载装置及其使用方法，该装置包括单点加载仪、视频采集单元、位移测量单元、触探锥头和承压底座，所述单点加载仪，上部设有一凹腔，下部设有一压力室，所述触探锥头的底部穿过所述凹腔后伸入到所述压力室中，所述单点加载仪的侧面还依次设有电线接口、推杆接口和油路接口，所述电线接口与外部的控制器相连接，所述推杆接口与外部的动力推进系统相连接，所述油路接口与外部的液压加载系统相连接。本发明轻巧灵便，测试过程简单易行，其不仅可以灵活选取测试位置，而且能直观、准确地获取岩体的物理力学参数，更好地反应岩体的力学特性。

技术领域

本发明涉及适用于钻孔原岩加载测试技术领域，尤其涉及一种钻孔原位测试触探加载装置及试验方法。

背景技术

对于矿山及岩土工程涉及到硐室、巷道的支护，而围岩的力学参数是指导工程设计与施工、保证支护设计方案达到稳定性要求的关键，对于安全生产起到至关重要的作用。

对于具体工程现场的岩体、煤体等，其基本物理力学参数获取的常用方法是通过室内实验。如岩体的内聚力和摩擦角可以通过三轴实验等方法来获取；岩体的泊松比、弹性模量可以通过单轴压缩实验等方法来获取等等。进行室内实验，首先要从工程现场获取岩石或煤块，然后经过一系列步骤的加工，形成标准试件。加工过程中岩石或煤块的性质就可能受到影响，加工成的试件往往很难达到相应的标准；并且加工成的标准试件所处的应力状态与其原始应力状态有较大的差距，这些都会导致室内实验测得的数据不够准确，对于指导现场施工具有局限性。

因此，通过现场原位测试获取岩体或煤体基本物理力学参数开始受到关注。目前对岩体、煤体等的抗拉强度、粘聚力、内摩擦角有原位测试的装置以及方法，但这些装置的测试环境具有一定的适用性，对于煤炭开采等地下工程来说，其工程现场环境条件较差，空间比较狭小，因此操作起来较为困难。

在煤炭开采等一些地下工程中，在地层中钻孔是很多施工现场要进行的作业，通过钻孔来分析地层岩性，每种岩层的厚度，地层移动等信息。因此在钻孔内进行原位测试是一种行之有效的方法，通过调研发现，目前现场测试设备结构复杂、测试过程繁琐且测试精度较差。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中所存在的技术问题，本发明提供一种轻巧灵便，测试简单易行，测试位置选取灵活且精度高的钻孔原位测试触探加载装置。

本发明同时提供这种加载装置的使用方法方法。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案是：

一种钻孔原位测试触探加载装置，其包括单点加载仪、视频采集单元、位移测量单元、触探锥头和承压底座，

所述单点加载仪上部设有一凹腔，下部设有一压力室，触探锥头的底部穿过凹腔后伸入到压力室中，在单点加载仪的侧面还依次设有电线接口、推杆接口和油路接口，电线接口与外部的控制器相连接，推杆接口与外部的动力推进系统相连接，油路接口与外部的液压加载系统相连接，液压加载系统与外部的控制器相连接，

所述承压底座，固定在单点加载仪的底部，承压底座上设有一油腔，油腔分别与压力室和油路接口相连通；

所述位移测量单元，固定在凹腔的侧壁上，位移测量单元用于检测所述触探锥头的移动距离；

所述视频采集单元，设置在位移测量单元的外部周向方向上，且经电线接口与控制器相连接，视频采集单元用于采集钻孔孔壁的加载状态。

进一步地，所述位移测量单元包括位移传感器和测量引线，测量引线包括连接段和测量段，连接段的一端通过位移传感器与测量段相连接，其另一端经导向滑轮与位移检测仪相连接，测量段与触探锥头的轴线相平行，测量段的另一端与触探锥头的侧壁固定连接。

进一步地，所述视频采集单元包括摄像头和补光灯，摄像头和补光灯均与控制器相连接，其中，所述摄像头对称设置在触探锥头的两侧，所述的补光灯平均分布在以触探锥头的轴线为圆心的同一圆周上。