[实用新型]一种基于深钻孔孔径变形测定的地应力测试装置

说明书

本实用新型提供一种基于深钻孔孔径变形测定的地应力测试装置。所述装置包括高压水泵、与高压水泵连接的钻杆、钻孔变形计及装入钻孔变形计内部的位移计，钻孔变形计下部与数据采集仪相连接，钻孔变形计下部装有与数据采集仪相连接的三维电子罗盘，钻孔变形计下部与定向装置相连，上部与具有高压管路切换功能的转换阀相连。通过钻杆将钻孔变形计下放至预定的测试部位后，启动高压水泵通过钻杆、转换阀、钻孔变形计向钻孔孔壁施加压力，使钻孔孔壁在压力作用下产生一定变形，通过钻孔测试部位不同方位的压力作用下岩体产生的变形量与岩体的弹性模量计算钻孔横截面上的岩体应力状态。本实用新型克服了传统地应力测试方法的局限性，且不受测试深度的限制。

技术领域

本实用新型涉及岩石力学试验技术领域，具体是一种基于深钻孔孔径变形测定的地应力测试装置。

背景技术

地应力测试方法因测试基本原理不同以及不同需求，各有所长趋势。现实中，产生地应力的原因是十分复杂的，要弄清楚所有因素尚有困难。但就岩体工程建设本身而言，工程岩体中地应力的主要来源是岩体自重和各种地质构造运动，而实测地应力的工作具有直接、重要的意义。随着测试技术、测试理论及现代科技的进步，世界上地应力测定方法和技术已有上百种。

根据不同的划分标准大致可分两大类，从测量内容上可分为绝对值测量和相对值测量，而依据绝对值测量基本原理又可分为直接测量法和间接测量法。目前，较为常用的绝对应力测量方法主要有水压致裂法、声发射法、钻孔崩落法、套芯应力解除法、应变恢复法等。其中，前3种方法属于直接测量方法，后2种方法属于间接测量方法。相对应力测量方法包括压磁法、压容法、体应变法、分量应变法及差应变法等。其中，最为常用的方法是钻孔应变测量，它包括钻孔分量应变法和钻孔体积应变法。目前，在国内外应用比较广泛是：应力解除法和水压致裂法。而套芯应力解除法中的测试精度问题已有学者和专家进行过一系列研究，但仍然存在诸如测试工艺(应变计内部结构优化、空心包体水下粘贴技术、地应力信息采集等)及测试理论(弹性常数的获取)等问题；传统水压致裂法的在三维地应力测量中的理论仍需完善，以切合工程实际；极高应力工程区地应力测量方法亟需研发，以满足人类工程在地壳纵深上的发展需求。

由于地应力测试方法都具有各自的优势与局限性，传统地应力测量分析方法难以要满足深钻孔、高应力条件下的地应力测量，这必须改进测试方法及完善测试理论，以及克服上述关键技术难题。

实用新型内容

本实用新型提出了一种基于深钻孔孔径变形测定的地应力测试装置，主要解决的是深钻孔、高应力条件下的岩体应力测定的关键技术问题，满足深钻孔、高应力条件下的地应力测量。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于深钻孔孔径变形测定的地应力测试装置，包括高压水泵、与高压水泵连接的钻杆、钻孔变形计及装入所述钻孔变形计内部的位移计，所述钻孔变形计下部与数据采集仪相连接，所述钻孔变形计下部装有与数据采集仪相连接的三维电子罗盘，用于测定钻孔变形计中位移计的方位，数据采集仪用于同步采集记录保存试验压力及位移计的位移量及方位；所述钻孔变形计上部通过加压高压软管和回压高压软管与转换阀相连，转换阀通过钻杆上下移动使钻孔变形计与加压高压软管和回压高压软管之间进行连通切换，进而使得钻孔变形计在膨胀与收缩之间进行切换。

进一步的，所述转换阀内部装有与钻杆相连的管路切换轴，所述转换阀内壁上设有密封圈，密封圈在初始状态下阻隔管路切换轴内腔加压液与加压高压软管相通，通过管路切换轴、密封圈相互配合完成压力管路切换。

进一步的，所述钻孔变形计内部的位移计，用于测定岩体在压力作用下不同方位的变形量。

进一步的，所述高压水泵与钻杆之间接有三通和压力表。