一種超磁致伸縮鉆孔變模測量探頭及測量方法與流程

本發明涉及工程勘探技術領域，具體涉及一種超磁致伸縮鉆孔變模測量探頭及測量方法。

背景技術：

勘察試驗中經常要利用地質鉆孔來測試鉆孔不同深度位置巖體的變形模量和彈性模量，常用的方法是鉆孔彈模儀法，鉆孔彈模儀是將一個微型液壓仟斤頂安裝地探頭上，千斤頂的受力軸兩端與一對半圓形承壓板相連接，并安裝相應的位移計，通過地面的加壓油泵施加一組壓力，同時讀取相應的位移值，通過相應的彈性變形公式來計算巖體的變形模量和彈性模量，這種測量方法的缺點是：采用油壓千斤頂體積大、需要油管與孔內探頭相連接，測試現場設備多、程序繁雜，由于鉆孔多為小孔徑勘探孔，微型仟斤頂壓力很難超30Mpa，無法測試硬質巖。

技術實現要素：

本發明旨在提供一種超磁致伸縮鉆孔變模測量探頭及測量方法，以解決現有針對地質鉆孔來測試不同深度巖體的變形模量和彈性模量時所存在的油壓千斤頂體積大、測試現場設備多、程序繁雜、無法測試硬質巖等問題。

本發明是通過如下技術方案予以實現的：

一種超磁致伸縮鉆孔變模測量探頭，包括外殼，外殼中部安裝有橫置的超磁致伸縮桿，超磁致伸縮桿外壁包裹有激勵線圈，超磁致伸縮桿兩端均安裝有金屬座，金屬座靠近超磁致伸縮桿的一端均安裝有傳動齒輪，還包括兩個電機，電機分別安裝在激勵線圈上下兩側，電機輸出端為傳動軸，傳動軸末端固接有與所述傳動齒輪相嚙合的驅動齒輪，金屬座外端設置有可伸縮的承壓板，承壓板與金屬座通過螺紋連接，承壓板外端中部安裝有壓力傳感器，外殼內安裝有導線，導線依次與兩個電機、兩個壓力傳感器和激勵線圈相連。

所述外殼的縱截面為橢圓形，橫截面直徑為50mm，縱截面高度為200-300mm。

所述外殼內還填入充填體。

采用上述超磁致伸縮鉆孔變模測量探頭的測量方法包括以下步驟：

(a)在需探測的底端開設待測鉆孔，將探頭下放到待測鉆孔測試深度位置；

(b)將探頭頂部的導線繞過設置與洞口的滑輪后與設置在地面的測量控制機相連；

(c)啟動電機，電機帶動驅動軸及驅動齒輪轉動，驅動齒輪帶動與其相嚙合的傳動齒輪轉動進而帶動金屬座轉動，隨著金屬座的轉動，通過螺紋套接在其端部的承壓板逐漸伸長并向兩側擴張，直到待測鉆孔的內壁，直至探頭穩固為止，關閉電機；

(d)根據巖石類型，設計一組與巖石類型相關的一組電流強度；

(e)在測量控制機上分別向激勵線圈發送已設計好的電流，每個激勵電流保持數十秒，同時由測量儀記錄該激勵電流下的壓力傳感器的數值；

(f)將該組位移和壓力數值調入計算程序，即得到該點的變模值。

本發明的有益效果是：

與現有技術相比，本發明提供的超磁致伸縮鉆孔變模測量探頭及測量方法，可以完成鉆孔中測量巖體的變型模量或彈性模量，有效解決了傳統微型油壓仟斤頂彈模儀存在的缺點，且本發明具有操作方便、測量效率高、數據準確等優點，可廣泛應用于巖體現場試驗和檢測試驗工作。

附圖說明

圖1是本發明的結構圖；

圖2是本發明的伸張狀態圖；

圖3是本發明的使用狀態圖；

圖中：1-電機，2-驅動齒輪，3-傳動齒輪，4-承壓板，5-激勵線圈，6-超磁致伸縮桿，7-壓力傳感器，8-金屬座，9-導線，10-充填體，11-傳動軸，12-外殼，13-待測鉆孔，14-滑輪，15-控制器。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的技術方案作進一步說明，但所要求的保護范圍并不局限于所述；

如圖1所示，本發明提供的超磁致伸縮鉆孔變模測量探頭，包括外殼12，外殼12中部安裝有橫置的超磁致伸縮桿6，超磁致伸縮桿6外壁包裹有激勵線圈5，超磁致伸縮桿6兩端均安裝有金屬座8，金屬座8靠近超磁致伸縮桿6的一端均安裝有傳動齒輪3，還包括兩個電機1，電機1分別安裝在激勵線圈5上下兩側，電機1輸出端為傳動軸11，傳動軸11末端固接有與所述傳動齒輪3相嚙合的驅動齒輪2，金屬座8外端設置有可伸縮的承壓板4，承壓板4與金屬座8通過螺紋連接，承壓板4外端中部安裝有壓力傳感器7，外殼12內安裝有導線9，導線9依次與兩個電機1、兩個壓力傳感器7和激勵線圈5相連。

所述外殼12的縱截面為橢圓形，橫截面直徑為50mm，縱截面高度為200-300mm。

所述外殼12內還填入充填體10。

采用上述超磁致伸縮鉆孔變模測量探頭的測量方法包括以下步驟：

(a)在需探測的底端開設待測鉆孔13，將探頭下放到待測鉆孔13測試深度位置；

(b)將探頭頂部的導線9繞過設置與洞口的滑輪14后與設置在地面的測量控制機15相連，如圖3所示；

(c)啟動電機1，電機1帶動驅動軸11及驅動齒輪2轉動，驅動齒輪2帶動與其相嚙合的傳動齒輪3轉動進而帶動金屬座8轉動，隨著金屬座8的轉動，通過螺紋套接在其端部的承壓板4逐漸伸長并向兩側擴張，直到待測鉆孔13的內壁，直至探頭且呈如圖2所示狀態的穩固為止，關閉電機1；

(d)根據巖石類型，設計一組與巖石類型相關的一組電流強度；

(e)在測量控制機15上分別向激勵線圈5發送已設計好的電流，每個激勵電流保持數十秒，同時由測量儀記錄該激勵電流下的壓力傳感器7的數值；

(f)將該組位移和壓力數值調入計算程序，即得到該點的變模值。