[其他]液压式围岩特性曲线探头

说明书

本实用新型属于一种在岩石力学方面对软岩进行测定围岩特性曲线所专用的装置。

围岩特性曲线是反映卷道周边径向位移U与径向支护反力P之间的关系曲线，亦称P－U曲线。P－U曲线对围岩的分类、围岩参数的确定以及在指导卷道支护设计方面具有相当广泛的使用价值。但是目前所使用的围岩特性曲线主要来自于理论推导与假设，而理论推导的P－U曲线表达式涉及软岩参数较多，因而实际上无法定量使用，而且与实际误差较大。因此，利用一种专门的装置在围岩中直接测定出围岩特性曲线，并使该曲线更为符合实际，是人们所盼望的。

基于上述情况，本实用新型的发明目的在于提供一种在围岩的钻孔中因不同的支护力下分别感受围岩变形的探头，从而作出该围岩的围岩特性曲线。

为了实现上述的目的，本实用新型提供了一种液压式围岩特性曲线探头。由液压加压系统、位移及压力量测系统组成的液压式围岩特性曲线探头，其特征在于该探头包含筒体、橡胶囊、触销、位移传感器、压力传感器及油管等部分组成。其中筒体外壁上套住橡胶囊并该橡胶囊的两端加以密封，设置在筒体内的油管惯通于筒体与橡胶囊之间形成的液压腔，压力传感器设置在与液压腔惯通的油管上；筒体内设置位移传感器，在橡胶囊与位移传感器之间设置触销。本实用新型按照上述结构结合附图做进一步的描述。

图1为液压式围岩特性曲线探头的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的一种液压式围岩特性曲线探头。

按照附图1所示，液压式围岩特性曲线探头包含橡胶囊（1）、触销（2）、位移传感器（3）、筒体（4）、油管（5）、压力传感器（6）、液压控制阀（7）等部件组成。圆筒形的橡胶囊（1）套在筒体（4）的外壁上且该橡胶囊的两端加以密封，使筒体外壁与橡胶囊内壁之间形成液压腔。设置在筒体内的油管（5）与该液压腔贯通，并在油管（5）上设置压力传感器（6）和液压控制阀（7）。由于压力传感器感受液压腔里的压力，而液压控制阀控制液压腔里的压力；因而压力传感器和液压控制阀可不设在筒体内，而且压力传感器可以由普通的压力表取代。为了测定橡胶囊在其径向上的位移，在筒体内设置位移传感器（3），并且在橡胶囊与位移传感器之间设有触销（2）。触销传递橡胶囊的径向位移并与橡胶囊的位移同步，而位移传感器感受触销的位移，因而位移传感器能感受橡胶囊的径向位移。为了测出探头在一定的压力下围岩内壁径向位移的平均值，在探头内可设置多个触销和位移传感器。

按照上述的液压式围岩特性曲线探头，在使用时把该探头设置在围岩的钻孔里，配于孔外的油压泵（8）通过油管对该探头的液压腔进行加压。待加压到一定值后探头的橡胶囊与钻孔的内壁紧密接触，然后稳压使橡胶囊以一定的支护力支护围岩。当探头的支护力与围岩的压力不平衡时，钻孔表面因围岩应力作用，将由扩张向收缩转化，使钻孔的收敛位移值增大。在钻孔表面收敛位移逐渐增加的过程中，探头的支护力将与围岩的压力平衡。这个平街点的压力及位移值即是该软岩的围岩特性曲线上的一个点。然后再卸压使位移再次发生明显变化，经过能量的重新调整又会产生新的平衡点。这样重复下去就可获得围岩特性曲线。上述的每个平衡点的压力与位移值可在配以钻孔外的二次仪表（9）上测读，如从探头内的压力及位移传感器上引出的电缆（10）与静态电阻应变仪（9）相接。本实用新型所提供的液压式围岩特性曲线探头按照上述的平衡原理所做出的围岩特性曲线过程如下图所示：

图中A、B、C、D等点为平衡点，连结该平衡点的L曲线即为围岩特性曲线。

本实用新型所提供的液压式围岩特性曲线探头，在软岩的围岩钻孔中能客观地反映某一围岩巷道的径向位移与径向支护反力之间的关系，比理论推导而得的围岩特性曲线更符合实际。该探头的特点是观测比较简单，可以测读多个平衡点的位移、压力值，因而所作出的围岩特性曲线更为准确。本实用新型可以反复使用，因而在采矿、矿山、水电、铁道、土建等工程领域凡涉及软岩的围岩特性曲线的测定具有广泛的推广使用意义。本实用新型还可以扩展应用于对岩体主动加压试验，根据观测围岩在加压过程中的位移和压力关系，可求出岩体的弹性模量。

本实用新型所提供的实施例之一如下：

按照附图2所示，液压式围岩特性曲线探头由螺盖（11）、前锥套（12）、橡胶囊（13）、固定架（14）、位移传感器（15）、触销（16）、筒体（17）、压力传感器（18）、后锥套（19）、油管（20）、螺套（21）、档板（22）、连结套（23）、输送管（24）等部件组成。橡胶囊套住筒体且该橡胶囊的两端用锥套加以密封固定，压力传感器及油管贯通于橡胶囊与筒体外壁形成的液压腔。螺盖固定前锥套，螺套固定后锥套，螺盖和档板把筒体封闭起来。在筒体内利用固定架设置位移传感器，在位移传感器和橡胶囊中部的内壁之间设置触销，触销与橡胶囊的径向位移同步，因而使位移传感器直接感受橡胶囊的径向位移。连接套（23）与螺套配合固定档板，且该连结套连结探头和探头的输送管（24）。本实施例所提供的探头，其油管中的液压控制阀设置在探头外与油压泵相配合。