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原文传递工程岩体力学参数钻孔原位测试装置及其使用方法

专利名称：	工程岩体力学参数钻孔原位测试装置及其使用方法
摘要：	本发明公开了一种工程岩体力学参数钻孔原位测试装置及其使用方法，它由触探加载系统、多点测试旋转定位系统、推进支撑系统、液压加载系统和控制系统等组成。触探加载系统与多点测试旋转定位系统通过轴承连接在一起可以随着推进支撑系统的推进杆移动，最终通过液压加载系统、控制系统调控整个装置。通过本发明装置及方法对工程岩体进行钻孔原位加载测试，获得不同岩性、不同钻孔深度岩体的变形破坏特征以及加载过程中围岩的荷载位移曲线和数据，通过换算得到相关的技术指标和参数，有利于施工过程中进行有效的支护方案设计以及精准的数值模拟，保证支护强度和工程稳定，为岩土、水利水电、矿山等工程安全施工提供保障。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东科技大学
发明人：	赵同彬;邹建超;臧传伟;尹延春;傅知勇;黄彬;蓝盛
专利状态：	有效
发布日期：	2019-01-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201810384551.0
公开号：	CN108444815A
代理机构：	济南金迪知识产权代理有限公司 37219
代理人：	段毅凡
分类号：	G01N3/02(2006.01)I;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/02
申请人地址：	266590 山东省青岛市经济技术开发区前湾港路579号山东科技大学
主权项：	1.一种工程岩体力学参数钻孔原位测试装置，其特征在于，它由触探加载系统、多点测试旋转定位系统、推进支撑系统、液压加载系统和控制系统五大部分组成；其中：(一)所述的触探加载系统由单点加载仪、视频采集单元、位移测量单元、触探锥头和承压底座组成，其中：所述单点加载仪上部设有一凹腔，下部设有一压力室，触探锥头的底部穿过凹腔后伸入到压力室中，在单点加载仪的侧面还依次设有电线接口、推杆接口和油路接口，电线接口与外部的控制器相连接，推杆接口与外部的推进支撑系统相连接，油路接口与外部的液压加载系统相连接；所述控制器与液压加载系统相连接；所述承压底座，固定在单点加载仪的底部，承压底座上设有一油腔，油腔分别与压力室和油路接口相连通；所述位移测量单元，固定在凹腔的侧壁上，位移测量单元用于检测所述触探锥头的移动距离；所述视频采集单元，设置在位移测量单元的外部周向方向上，且经电线接口与控制器相连接，视频采集单元用于采集钻孔孔壁的加载状态；所述的触探锥头为球台状，就是半球的顶部截成平面；(二)所述的多点测试旋转定位系统包括旋转角度定位装置和复测校准装置：其中：所述的旋转角度定位装置包括驱动单元、连接轴和传动单元，所述驱动单元固定在所述防护罩的内部侧壁上，驱动单元经传动单元与连接轴相连接，连接轴的顶部与外部的静力触探加载装置相连接；所述的复测校准设备包括定位指针、复测圆盘和视频采集显示单元，定位指针与连接轴的上部相连接，复测圆盘套设在连接轴上，并与防护罩的内侧壁固定连接，其中，所述定位指针的指示端位置与所述复测圆盘的位置相对应，所述视频采集显示单元用于实时采集所述定位指针和复测圆盘的相对位置并显示出来；(三)所述的推进支撑系统包括推进驱动装置、孔口支撑防护装置，推进杆和压管装置；其中：所述的推进驱动装置由底座、万向球铰、推进液压缸和推进杆替换连接室组成；推进液压缸经万向球铰转动连接在底座上，推进杆替换连接室与推进液压缸相连接；所述推进液压缸的活塞柱上设有推进端头，推进端头的内部设有中空的内凸柱，内凸柱的内部安装有导电圈，内凸柱的外侧壁上设有柱状凸起，导电圈与孔口杆体上的单针连线插头中的第二导电插针相配合，柱状凸起与孔口端杆体上单针连线插头中的垂直滑轨相配合；所述推进杆替换连接室是在推进杆系统的外表面套设有与推进液压缸相连接的圆柱筒体，圆柱筒体的下部侧壁上设有一开口，管道穿设在开口中；圆柱筒体的内壁上还对称地设有多组夹具用于夹持推进杆系统，夹具的夹臂外侧尖端设有可对接的半圆卡槽，半圆卡槽用于夹持管道，半圆卡槽的开口大小可调；所述的孔口支撑防护装置，设置在推进杆替换连接室的上方，用于对钻孔孔口处的杆体进行夹持支撑，在孔口支撑防护装置的下方设置有压管装置，用于将管道压入到推进杆杆体的开口槽中；所述的推进杆，是由多个杆体首尾连结而成的；在杆体的外表面竖直地开设有多个开口槽，油管管道可压入开口槽内部；在杆体内的中空内腔中穿设有双头单针导线，双头单针导线是在导线两端分别连接有第一导电插针和第二导电插针；在杆体的顶部连接有单孔连线插座，单孔连线插座的内部设有由导电环构成的导电插孔，第一导电插针经线圈与导电环相连接；单孔连线插座的外侧壁上对称地分布有两个孔槽，每个所述孔槽内安装有弹簧卡扣，所述弹簧卡扣的尾部经弹簧与所述孔槽相连接，所述弹簧卡扣的头部为球面，所述单针连线插头的开口端头上对应地设有四个孔槽开口，所述弹簧卡扣与所述孔槽开口相配合，便于单孔连线插座与单针连线插头的连接和脱离；在杆体的底部连接有单针连线插头，第二导电插针自内向外穿设在单针连线插头上，且第二导电插针还与导电插孔相配合；单针连线插头的内壁沿孔槽开口向内设有对称分布的垂直滑轨，垂直滑轨分为连接滑轨和脱离滑轨，且连接滑轨和脱离滑轨之间通过一斜滑轨相连，三条滑轨形成U型回路，组成U型回路的滑轨的最小内径略大于弹簧卡扣的最大外径；斜滑轨与脱离滑轨连接处设有滑轨卡槽，滑轨卡槽用于单孔连线插座与单针连线插头连接后稳住弹簧卡扣，使整个装置在推进和测量过程中不发生转动，有利于稳定性和精确性；在单孔连线插座的外表面设有环形锁紧凹槽，在单针连线插头的下端部设有与环形锁紧凹槽相锲合的锁紧套环；(四)所述的液压加载系统用来控制液压油进出实现加载的；(五)所述的控制系统，一是控制旋转角度定位装置的驱动单元进行精确旋转转动，并显示复测校准设备的显示单元复测的旋转角度；二是控制触探加载系统对现场工程钻孔内岩体进行加载测试，获得不同岩性、不同钻孔深度岩体的荷载一位移曲线及数据；三是控制推进支撑系统将触探加载系统与多点测试旋转定位系统准确送入到钻孔中，实现不同钻孔深度岩体的加载测试；四是控制液压加载系统对所有油路进行充油和回油，实现整个装置对钻孔内岩体的测试。
所属类别：	发明专利