[发明专利]一种全方位多角度声波测试辅助装置及辅助装置

说明书

本发明属于岩石工程无损检测技术领域，公开了一种全方位多角度声波测试辅助装置，包括：耦合介质输送结构，用于向声波测试探头与孔壁间输送耦合介质；升降支架，与所述耦合介质输送结构相连，用于调整声波测试探头与孔壁的接触位置；其中，在执行声波测试操作时，声波测试探头固定在所述耦合介质输送结构上，通过所述升降支架抬升所述耦合介质输送结构直到所述声波测试探头抵靠在孔壁上，所述耦合介质输送结构向所述声波测试探头与所述孔壁的接触区域输送耦合介质。本发明提供一种可提高声波测量可靠性的辅助装置。

技术领域

本发明涉及岩石工程无损检测设备技术领域，特别涉及一种全方位多角度的岩体钻孔声波测试装置及辅助装置。

背景技术

随着我国大规模基础设施建设和深部资源能源开采的日益推进，出现了一系列的地下岩石工程，如交通隧道、水电地下厂房、油漆储存库、矿山巷道等。为了保证开挖过程中的稳定性，需要对围岩进行合适的支护，因此可靠获取这些工程开挖过程中的岩体力学响应是实施围岩支护，保证工程安全进行的重要环节。松动圈支护理论是目前广泛采用的岩体支护理论，它是根据围岩碎裂带的深度设计锚杆长度等支护参数，其核心工作是确定岩体在开挖爆破及内部应力释放的过程中可能造成的损伤深度，主流方法是进行岩体声波测试。声波测试是通过激发弹性波在岩体介质中传播，而声波传播速度取决于岩体完整性程度，完整岩体的波速一般较高，而在应力下降，裂隙扩展的松动区域内波速相对下降，因而在完整围岩段和松弛损伤段之间会出现明显的波速变化，据此分析弹性波的波速，波幅，频谱等参数来研究岩体的物理力学性质及其构造特征。

声波测试早期主要应用于矿山竖井，要求测孔内装满水即可，然而这种测试方法应用于非垂直测孔(尤其是水平孔和上倾孔)时，必须保证发射器和接收器同时与孔壁耦合良好，现场环境的限制或者测试条件的变化，使得该方法的应用推广具有局限性。一方面，垂直测孔容易装满水，即使是在孔壁裂隙极其发育段，只要保证以一定的压力持续不间断的供水，也能将测试孔内的水位维持在一定的深度。但是对于上倾孔，即使采用封堵的方式也很难保证孔内始终充满水，对于大角度的上倾孔，尤其是上倾90°的测试孔，封堵洞口保水的方法基本难以实现；另一方面，声波测试探头的环形发射器和接收器可以在垂直孔内360°全方位进行探测。将声波测试探头置于非垂直孔时，设备由于重力作用不可避免地要与测孔壁接触，这就导致声波测试实质上只测了设备与孔壁接触断面上的波速。如果发射器或者接收器所在位置的接触面没有充满耦合用水，测试工作就无法进行。再者，非垂直孔内充满水，由于波在固体中传播速度要比在液体中快，仍然只能测设备与孔壁接触断面上的波速，而无法获得孔内其他方位的测试结果。另外在岩石裂隙发育或者高应力区，钻孔极有可能在测试过程中发生缩孔甚至是塌孔，这会导致声波测试探头卡在孔内无法取出，甚至不得不放弃该测试孔。

为了解决上述耦合问题，一系列利用气囊辅助的声波测试探头出现了。有的是利用气囊对局部孔段进行封堵，有的是将探测器的整体或者局部包裹在气囊中，然后气囊中充水来营造水耦合条件。这些方法的缺陷在于：一方面，由于声波发射换能器、接收换能器与孔壁没有直接通过水耦合，皮囊的波速对真实岩体波速会产生干扰，能量传递损失，测试结果受到一定程度的影响；另一方面，岩体质量较差或者钻孔内部有碎石时，皮囊外壁与孔壁之间还存在间隙，波在空气中传播距离短，速度衰减快，在没有耦合剂的情况下可能会测不出波速。再者，利用这些方法对皮囊材料的选择很重要，皮囊太软太薄，容易被测试孔内的硬物扎破或者在移动测点位置时磨破，皮囊太硬太厚，充气压力不易控制，压力过小接触不到孔壁，压力过大会对孔壁形成挤压，甚至影响孔壁的受力情况。而且，气囊的使用还需要考虑与现有声波探测设备的配套问题，气囊所发挥的保水保压功效决定了它与声波测试探头之间的连接必须是纹丝合缝的，采用气囊的方法还不得不重新采购成套的设备，故在已有声波测试探头的情况下，气囊的经济实用性并不突出。

发明内容

本发明提供一种全方位多角度声波测试辅助装置及辅助装置，解决现有技术中测试钻孔角度局限，且耦合环境差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种全方位多角度声波测试辅助装置，包括：