巖體表面二次應力測試儀和巖體表面二次應力測試方法
【專利摘要】本發明公開了一種巖體表面二次應力測試儀和巖體表面二次應力測試方法，尤其是一種用于洞室巖體表面應力測試領域的巖體表面二次應力測試儀和巖體表面二次應力測試方法。本發明提供一種可以準確獲取應力的巖體表面二次應力測試儀，包括應變計組、應變計盒、應力鉆孔解除設備和數據采集儀。本發明還提供了一種可以準確獲取應力的巖體表面二次應力測試方法，包括以下幾個步驟：A、鑿平；B、安裝應變計組；C、固定應變計盒；D、安裝鉆孔設備；E、連接數據采集儀；F、采集數據；G、測出E、μ值；H、計算測點平面應力。本申請使應變計盒的外殼和應變計組分離受力，避免了測試時傳導線觸力影響，同時防潮、防水。從而保證數據準確性。
【專利說明】
巖體表面二次應力測試儀和巖體表面二次應力測試方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種巖體表面二次應力測試儀和巖體表面二次應力測試方法，尤其是一種用于洞室巖體表面應力測試領域的巖體表面二次應力測試儀和巖體表面二次應力測試方法。
【背景技術】
[0002]洞室巖體由于開挖，破壞了巖體原有應力狀態，使其應力產生了重分布，重分布后的應力狀態即為二次應力狀態。近年來隨著我國水電站、鐵路交通及公路交通等工程的不斷高速發展，其地下洞室尺寸及隧道埋深也不斷突破，由巖體應力釋放、重分布帶來的問題也越來越多，特別是在高初始應力區。目前，工程中是通過在洞室及隧道巖壁埋設應力計及應變計的方法來了解應力情況的，但這種方法，只能了解儀埋設后，圍巖應力隨時間的變化情況，并不能知曉儀埋設時應力的及時量值基數情況，而要知道應力的及時量值大小，只有通過現場二次應力測試，而巖體表面二次應力測試又是比較經濟、快捷的現場二次應力測試方法。但現有技術中還沒有一種可以實時，準確獲取應力解除過程線的巖體表面二次應力測試儀和巖體表面二次應力測試方法。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種可以實時，準確獲取應力解除過程線的巖體表面二次應力測試儀和巖體表面二次應力測試方法。
[0004]為解決上述技術問題，本發明采用的巖體表面二次應力測試儀，包括應變計組、應變計盒、應力鉆孔解除設備和應變數據采集儀，所述應變計組設置在應變計盒中，還包括導線，所述導線一端與應變計組電連接，另一端穿過應力鉆孔解除設備后與應變數據采集儀電連接。
[0005]進一步的是，所述應變計盒上還設置有快速接頭，所述導線一端通過快速接頭與應變計盒電連接。
[0006]進一步的是，所述應變計盒為一面開口的圓柱體空殼結構，所述快速接頭設置在所述圓柱體空殼的一個面上。
[0007]本發明還提供了一種可以實時，準確獲取應力解除過程線的巖體表面二次應力測試方法，包括以下幾個步驟:
[0008]A、對待測試巖面進行鑿平加工；
[0009]B、將應變計組安裝在待測試巖面上；
[0010]C、用應變計盒蓋住應變計組，并將應變計盒固定在待測試巖面上；
[0011]D、安裝應力鉆孔解除設備；
[0012]E、用導線將應變計組和應變數據采集儀電連接；
[0013]F、用應力鉆孔解除設備鉆進待測試巖體中，并在鉆進過程中采集待測試巖體應變數據；
[0014]G、測出巖體的彈性模量、和泊松比；
[0015]H、計算測點平面應力。
[0016]進一步的是，A步驟中對待測試巖面進行鑿平加工的精度范圍為:平整度±0.1mm?0.3mm，總體起伏度< 5mm。
[0017]進一步的是，在F步驟中，每鉆進lcm，采集一次應變數據。
[0018]進一步的是，在F步驟中，鉆進時間為7min?15min。
[0019]進一步的是，在A步驟打磨完成后，在打磨區域定水平線和中心點。
[0020]進一步的是，在C步驟中，采用粘貼的方式將應變計組安裝在待測試巖面上，粘貼時間為5min?15min。
[0021]進一步的是，用環氧膠粘貼應變計盒，并用橡皮繩固定、固化，粘貼時間為5min?15min，固化時間為6小時?12小時。
[0022]本發明的有益效果是:采用本申請的巖體表面二次應力測試儀和和巖體表面二次應力測試方法，將應變計組設置在應變計盒中，使應變計盒的外殼和應變計組分離受力，避免了測試時傳導線觸力影響，同時防潮、防水，從而保證整個測試過程能在均勻解除表面應力的情況下獲取巖體表面應力解除全過程曲線，可對測試數據進行有力的判別。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明的結構示意；
[0024]圖中零部件、部位及編號:應變計盒1、應變計組2、快速接頭3、應力鉆孔解除設備
4、應變數據采集儀5。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0026]如圖1所示，本發明的巖體表面二次應力測試儀，包括應變計組2、應變計盒1、應力鉆孔解除設備4和應變數據采集儀5，所述應變計組2設置在應變計盒I中，還包括導線，所述導線一端與應變計組2電連接，另一端穿過應力鉆孔解除設備4后與應變數據采集儀5電連接。應變計組2用來測量巖體的應變量，應力鉆孔解除設備4是通過鉆孔切斷測試巖體部分與其它巖體部分結構聯系的鉆孔設備，應變數據采集儀5用于將應變計組2測得的電信號采集起來轉換成數字信號并儲存起來。還可以在應變數據采集儀5上設置顯示設備，將經過采集和轉換的信號直觀地顯示出來。采用前述結構可以是應變計盒I的外殼和應變計組2分離受力，避免了測試時傳導線觸力影響，同時防潮、防水，從而保證整個測試過程能在均勻解除表面應力的情況下獲取巖體表面應力解除全過程曲線，可對測試數據進行有力的判別。在米集完巖體應變數據后，鉆取Φ 50mm巖芯，切割打磨巖芯成Φ 50mm X 10mm標件，在彈性模量反力裝置上對巖芯進行加卸載試驗，測出Ε、μ值，結合測出的應變數據得到應力解除過程線的巖體表面二次應力。
[0027]所述應變計盒I上還設置有快速接頭3，所述導線一端通過快速接頭3與應變計盒I電連接。通過快速接頭3可以快速方便地將數據采集儀和應變計盒I中的應變計組2連接在一起，方便的設備的拆卸與安裝。
[0028]所述應變計盒I為一面開口的圓柱體空殼結構，所述快速接頭3設置在所述圓柱體空殼的一個面上。采用一面開口的圓柱體空殼結構可以先將應變計組2粘貼在經處理后的巖面上，再將應變計盒I粘貼在巖面上，并用應變計盒I罩住應變計組2，既實現了應變計盒I的外殼和應變計組2分離受力，又實現了防潮、防水的作用。
[0029]本申請的巖體表面二次應力測試方法，包括以下幾個步驟:
[0030]A、對待測試巖面進行鑿平加工；
[0031 ] B、將應變計組2安裝在待測試巖面上；
[0032]C、用應變計盒I蓋住應變計組2，并將應變計盒I固定在待測試巖面上；
[0033]D、安裝應力鉆孔解除設備4;
[0034]E、用導線將應變計組2和應變數據采集儀5電連接；
[0035]F、用應力鉆孔解除設備4鉆進待測試巖體中，并在鉆進過程中采集待測試巖體應變數據；
[0036]G、測出巖體的彈性模量、和泊松比；
[0037]H、計算測點平面應力。
[0038]由于本申請采用了應變計組2和應變計盒I分別固定在待測巖面上的方法，使應變計盒I的外殼和應變計組2分離受力，避免了測試時傳導線觸力影響，同時防潮、防水，從而保證整個測試過程能在均勻解除表面應力的情況下獲取巖體表面應力解除全過程曲線，可對測試數據進行有力的判別。
[0039]A步驟中對待測試巖面進行鑿平加工的精度范圍為:平整度±0.1mm?0.3mm，總體起伏度<5_。采用前述加工精度可以保證安裝后應變測試數據的準確度。
[0040]在F步驟中，每鉆進Icm，采集一次應變數據。
[0041 ]在F步驟中，鉆進時間為7min?15min。采用前述鉆進lcm，采集一次應變數據的方法及鉆進時間，可以保證經濟準確的獲取巖體表面應力解除全過程曲線。
[0042]在A步驟打磨完成后，在打磨區域定水平線和中心點。在打磨區域定水平線和中心點可以幫助操作人員將應變計組2準確安裝在待測試的巖面上。
[0043]在C步驟中，采用粘貼的方式將應變計組2安裝在待測試巖面上，粘貼時間為5min?15min0
[0044]用環氧膠粘貼應變計盒I，并用橡皮繩固定、固化，粘貼時間為5min?15min，固化時間為6小時?12小時。采用前述固定方法可以準確、牢靠地將應變計組2和應變計盒I固定在待測試的巖面上。
[0045]本申請的表面二次應力測試儀設備的使用程如下:首先，用巖面鑿平工具對試點面進行加工，加工順序為初步鑿平，精細鑿平，粗、細磨，精細打磨水磨，最終達到的效果為平整度± 0.1mm?0.3mm，總體起伏度< 5mm。然后將打磨區域定水平線和中心點、酒精清洗，貼應變計組22快速粘貼，再用環氧膠粘貼應變計盒11，并用橡皮繩固定、固化。粘貼時間5?15min，固化時間6?12小時。在固化同時將應力鉆孔解除設備44安裝好，固化后通過快速接頭33將導線連接好，從解除設備的鉆具中引出連到、應變數據采集儀5上，每鉆進lcm，采集一次數據并存儲可任意確定采集時機。解除時間一般7?15min。在解除完成后，取下應變計盒11，換小鉆頭，原位同心鉆取Φ 50mm巖芯，切割打磨巖芯成Φ 50mmX 10mm標件可根據需要鉆取加工若干件，在彈性模量反力裝置上對巖芯進行加卸載試驗，測出E、μ值。繪制應力解除曲線，判斷測值的可靠性，計算測點平面應力。該應變計盒11的外殼和應變計組22分離受力，避免了測試時傳導線觸力影響，同時防潮、防水，從而保證整個測試過程能在均勻解除表面應力的情況下獲取巖體表面應力解除全過程曲線，可對測試數據進行有力的判別。
【主權項】
1.巖體表面二次應力測試儀，其特征在于:包括應變計組(2)、應變計盒(I)、應力鉆孔解除設備(4)和應變數據采集儀(5)，所述應變計組(2)設置在應變計盒(I)中，還包括導線，所述導線一端與應變計組(2)電連接，另一端穿過應力鉆孔解除設備(4)后與應變數據采集儀(5)電連接。2.如權利要求1所述的巖體表面二次應力測試儀，其特征在于:所述應變計盒(I)上還設置有快速接頭(3)，所述導線一端通過快速接頭(3)與應變計盒(I)電連接。3.如權利要求2所述的巖體表面二次應力測試儀，其特征在于:所述應變計盒(I)為一面開口的圓柱體空殼結構，所述快速接頭(3)設置在所述圓柱體空殼的一個面上。4.巖體表面二次應力測試方法，其特征在于:包括以下幾個步驟: A、對待測試巖面進行鑿平加工； B、將應變計組(2)安裝在待測試巖面上； C、用應變計盒(I)蓋住應變計組(2)，并將應變計盒(I)固定在待測試巖面上； D、安裝應力鉆孔解除設備(4); E、用導線將應變計組(2)和應變數據采集儀(5)電連接； F、用應力鉆孔解除設備(4)鉆進待測試巖體中，并在鉆進過程中采集待測試巖體應變數據； G、測出巖體的彈性模量、和泊松比； H、計算測點平面應力。5.如權利要求4所述的巖體表面二次應力測試方法，其特征在于:A步驟中對待測試巖面進行鑿平加工的精度范圍為:平整度土0.1mm?0.3mm，總體起伏度彡5mm。6.如權利要求4所述的巖體表面二次應力測試方法，其特征在于:在F步驟中，每鉆進Icm，采集一次應變數據。7.如權利要求4所述的巖體表面二次應力測試方法，其特征在于:在F步驟中，鉆進時間為7min?15min。8.如權利要求4所述的巖體表面二次應力測試方法，其特征在于:在A步驟打磨完成后，在打磨區域定水平線和中心點。9.如權利要求4所述的巖體表面二次應力測試方法，其特征在于:在C步驟中，采用粘貼的方式將應變計組(2)安裝在待測試巖面上，粘貼時間為5min?15min。10.如權利要求4所述的巖體表面二次應力測試方法，其特征在于:用環氧膠粘貼應變計盒(I)，并用橡皮繩固定、固化，粘貼時間為5min?15min，固化時間為6小時?12小時。
【文檔編號】G01L1/22GK106066220SQ201610407422
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月8日 公開號201610407422.X, CN 106066220 A, CN 106066220A, CN 201610407422, CN-A-106066220, CN106066220 A, CN106066220A, CN201610407422, CN201610407422.X
【發明人】湯大明, 徐洪海, 全海, 來結合, 于新凱
【申請人】中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司