[发明专利]一种地下工程围岩集中应力区连续监测设备与方法

权利要求书

1.一种地下工程围岩集中应力区连续监测设备，包括电源和电压差分析仪，其特征在于，还包括塑料棒、镀金片、膨胀软管和氯化钠溶液储存箱；所述电源与镀金片电性连接，所述电压差分析仪与电源电性连接，所述镀金片与塑料棒同轴固定连接，所述塑料棒与膨胀软管相配合，所述氯化钠溶液箱设有阀门，所述氯化钠溶液储存箱与膨胀软管连通。

2.根据权利要求1所述的一种地下工程围岩集中应力区连续监测设备，其特征在于：还包括气泵，所述气泵连通氯化钠溶液箱。

3.根据权利要求2所述的一种地下工程围岩集中应力区连续监测设备，其特征在于：所述气泵设有换向阀，所述换向阀连通膨胀软管。

4.根据权利要求2所述的一种地下工程围岩集中应力区连续监测设备，其特征在于：还包括支撑环、固定盘和气囊，所述支撑环与塑料棒相配合，所述气囊位于支撑环内部，气囊与膨胀软管相配合，所述固定盘与塑料棒同轴心转动设置，所述固定盘与膨胀软管固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种地下工程围岩集中应力区连续监测设备，其特征在于：所述支撑环采用金属材质。

6.根据权利要求4所述的一种地下工程围岩集中应力区连续监测设备，其特征在于：所述气囊采用橡胶材质，气囊内部通入二氧化碳气体。

7.根据权利要求1所述的一种地下工程围岩集中应力区连续监测设备，其特征在于：还包括气缸、聚光镜、第一接触片、第二接触片、齿轮和半齿条；所述气缸的输出轴与半齿条固定连接，所述半齿条与齿轮相配合，所述齿轮与塑料棒同轴心固定设置，所述聚光镜与气缸相配合，所述塑料棒上设有电极片，所述电极片与镀金片串联，所述第一接触片和第二接触片处于同一水平线上，所述第一接触片和第二接触片与电极片相配合，所述第一接触片和第二接触片均与电压差分析仪串联，所述第一接触片和第二接触片并联。

8.根据权利要求7所述的一种地下工程围岩集中应力区连续监测设备，其特征在于：所述电压差分析仪设有延时开关和警报灯。

9.一种地下工程围岩集中应力区连续监测设备的方法，包括以下步骤：

步骤S10：先在待测处钻水平的孔，再准备一根塑料棒，在地面上安装单片机与ID，塑料棒上固定布置等间距的镀金片，每个镀金片通过导线互相串联连接通向钻孔外的电源；

步骤S20：再准备一个断面为圆形且与钻孔长度相匹配的膨胀软管，将膨胀软管推送至钻孔中；

步骤S30：将安装有镀金片的塑料棒推入钻孔内的膨胀软管中，然后在膨胀软管中充入氯化钠离子溶液，增加充入压力，使膨胀软管膨胀变形并与钻孔壁岩体耦合接触，最后密封膨胀软管，外端伸出塑胶棒及连接镀金片的导线；

步骤S40：当钻孔围岩产生压缩变形，钻孔围岩变形使该段膨胀软管断面及体积变小，导致每对镀金片之间交流阻抗变化，引起每对镀金片之间交流正弦波回路幅值变化，进一步分析幅值变化，计算镀金片间电压变化；

步骤S50：分析电压变化的镀金片区域，判断集中应力区域，电压变化越大，地应力也越大；根据电压变化数值大小，以及围岩物理力学参数，可以标定、计算围岩集中压力大小。