一种测试并划分围岩内外损伤区的布置系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种测试并划分围岩内外损伤区的布置系统。本实用新型专利技术的目的是提供一种简便、直接的测试并划分围岩内外损伤区的布置系统，将高精度、高灵敏度的捕捉损伤区内围岩在水压作用下的裂纹开度，进而确定内外损伤区界限。同时，本实用新型专利技术的目的还在于现场操作简单方便，无需高额的仪器设备费用，易于推广实施。本实用新型专利技术的技术方案是：测试并划分围岩内外损伤区的布置系统，具有地下洞室，其特征在于：垂直于地下洞室的轴线钻设测试孔，在测试孔内通过封隔器使测试孔形成若干个均匀分布的测试段，平行于测试孔埋设光纤光栅应变计，对应于每个测试段的中部均布置1～2个光纤光栅应变计。本实用新型专利技术适用于水利水电地下工程。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种测试并划分围岩内外损伤区的布置系统。适用于水利水电地下工程。
技术介绍
随着地下工程埋深的日益增加，围岩强度和地应力之间的矛盾也随着增加。当应力水平超过对应的岩体强度时，将导致围岩内部产生损伤和裂纹，形成开挖损伤区。损伤区的存在并直接影响到围岩的物理力学特性，对以围岩承载为主的设计思想提出了严峻的考验。根据相关的研究成果，开挖损伤区可以进一步划分为内损伤区和外损伤区，其中内损伤区紧邻开挖面，损伤程度较高。外损伤带位于相对较深的部位，为岩体特性(如波速和渗透指标)渐变到原岩状态的过渡地段，这些变化主要是应力变化的结果，其中的裂纹长度和密度都远小于内损伤区。但是两种损伤区的损伤程度单凭肉眼是很难辨识出的，需要借助特殊的监测手段以确定破损范围和深度。目前现有的借助测试仪器确定损伤区的方法有声发射、CT扫描等，但这些方法技术门槛较高，花费也比较大，在现场很难推广应用。而传统的水压致裂测试主要依靠压力-时间曲线，敏感性和准确性较差。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是:提供一种简便、直接的测试并划分围岩内外损伤区的布置系统，将高精度、高灵敏度的捕捉损伤区内围岩在水压作用下的裂纹开度，进而确定内外损伤区界限。同时，本技术的目的还在于现场操作简单方便，无需高额的仪器设备费用，易于推广实施。本技术所采用的技术方案是:测试并划分围岩内外损伤区的布置系统，具有地下洞室，其特征在于:垂直于地下洞室的轴线钻设测试孔，在测试孔内通过封隔器使测试孔形成若干个均匀分布的测试段，平行于测试孔埋设光纤光栅应变计，对应于每个测试段的中部均布置1?2个光纤光栅应变计。所述测试孔的深度为1.5?2倍的地下洞室跨度。所述测试段的数量为5?10 ;测试段长度0.5?lm。所述光纤光栅应变计所在的轴线与测试孔轴线之间的距离为0.2?0.5m。本技术的有益效果是:本布置系统利用光纤光栅高精度、高灵敏度的特点，捕捉损伤区内围岩在水压作用下的裂纹开度，进而确定内外损伤区界限。本系统技术门槛较低，现场操作简单便利，不需要高额的仪器设备费用，能够精确、全程地反映围岩损伤程度，为支护设计和围岩承载能力的判断提供依据。【附图说明】图1是本技术的结构布置图。【具体实施方式】如图1所示，本实施例的测试、划分围岩内外损伤区的系统布置在地下洞室1的一侧，选择岩体完整、无发育节理裂隙的地段作为测试段，垂直于地下洞室的轴线钻设测试孔2，测试孔务必直径均匀，无大小变化，钻孔深度应超过1.5倍地下洞室跨度(直径)。在测试孔2内用封隔器3将测试孔分隔成若干个测试段2 — 1，测试段应在钻孔范围内随深度均匀分布，一般不小于5段，测试段长度不宜大于lm。封隔器3安装好后记录其深度，施加液压使封隔器膨胀，其压力应足以使将来测试时实现密封，封隔器的压力应低于预计的破裂压力，一般在3?5MPa。平行于测试孔2埋设光纤光栅应变计4，一般在每个测试段2 — 1的中部都应保证至少埋有一个光纤光栅应变计4，且光纤光栅应变计4与测试段2 — 1之间的平行间距不宜大于1.5mο测试时，往测试段内注水，注水时的压力增加要缓慢，以使在管路中的压力损失最小，且要保证各个测试段的水压力相等。记录注水的压力随时间的变化，当水压增加到围岩裂纹的启裂强度时，则裂纹张开，光纤光栅应变计4读数发生明显变化，此时应停止加压。由于水压的作用，围岩中裂纹将开始扩展，而内外损伤区围岩的损伤程度的不同，光纤光栅的读数也会出现不同变化，记录相同水压下围岩变形，直至某一测试段的压力?时间曲线的压力突然下降，说明此处损伤严重，停止加压，而其它测试段则继续加压直至完成破裂。最后，将上述所有测试段的破裂压力和变形进行整理，内外损伤区的变形将有明显的差别，便可以获得内外损伤区的划分界限。【主权项】1.一种测试并划分围岩内外损伤区的布置系统，具有地下洞室(1)，其特征在于:垂直于地下洞室的轴线钻设测试孔(2)，在测试孔内通过封隔器(3)使测试孔形成若干个均匀分布的测试段(2 — 1)，平行于测试孔(2)埋设光纤光栅应变计(4)，对应于每个测试段(2 - 1)的中部均布置1?2个光纤光栅应变计(4)。2.根据权利要求1所述的测试并划分围岩内外损伤区的布置系统，其特征在于:所述测试孔⑵的深度为1.5?2的地下洞室⑴跨度。3.根据权利要求1或2所述的测试并划分围岩内外损伤区的布置系统，其特征在于:所述测试段(2 — 1)的数量为5?10 ;测试段长度0.5?lm。4.根据权利要求1或2所述的测试并划分围岩内外损伤区的布置系统，其特征在于:所述光纤光栅应变计(4)所在的轴线与测试孔(2)轴线之间的距离为0.2?0.5m。【专利摘要】本技术涉及一种测试并划分围岩内外损伤区的布置系统。本技术的目的是提供一种简便、直接的测试并划分围岩内外损伤区的布置系统，将高精度、高灵敏度的捕捉损伤区内围岩在水压作用下的裂纹开度，进而确定内外损伤区界限。同时，本技术的目的还在于现场操作简单方便，无需高额的仪器设备费用，易于推广实施。本技术的技术方案是：测试并划分围岩内外损伤区的布置系统，具有地下洞室，其特征在于：垂直于地下洞室的轴线钻设测试孔，在测试孔内通过封隔器使测试孔形成若干个均匀分布的测试段，平行于测试孔埋设光纤光栅应变计，对应于每个测试段的中部均布置1～2个光纤光栅应变计。本技术适用于水利水电地下工程。【IPC分类】G01N3/12【公开号】CN205003030【申请号】CN201520736640【专利技术人】刘宁, 房敦敏, 周晓明, 朱红波 【申请人】中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司【公开日】2016年1月27日【申请日】2015年9月22日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测试并划分围岩内外损伤区的布置系统，具有地下洞室(1)，其特征在于：垂直于地下洞室的轴线钻设测试孔(2)，在测试孔内通过封隔器(3)使测试孔形成若干个均匀分布的测试段(2－1)，平行于测试孔(2)埋设光纤光栅应变计(4)，对应于每个测试段(2－1)的中部均布置1～2个光纤光栅应变计(4)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宁，房敦敏，周晓明，朱红波，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33