本发明专利技术涉及岩层检验领域，具体而言，涉及一种岩层物理力学性质快速测量装置与方法。其中，测量装置包括参数测量装置和输送固定装置：所述参数测量装置可拆卸设置在所述输送固定装置上，能够通过所述输送固定装置将所述参数测量装置输送进钻孔内；所述参数测量装置为单轴抗压强度测量装置、剪切强度测量装置或弹性模量与泊松比测量装置。本发明专利技术提供的物理力学性质快速测量装置与方法，通过可拆卸的设置单轴抗压强度测量装置、剪切强度测量装置或弹性模量与泊松比测量装置，进而能够实现在同一个钻孔内进行多个参数的测量，使得测得的参数为同一地点的岩石参数，更具有参考价值。本发明专利技术可以提高测量效率，提高钻孔的利用率，减小测量成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩层检验领域，具体而言，涉及一种岩层物理力学性质快速测量装置与方法。
技术介绍
岩层的物理力学参数是地下岩石工程设计的关键参数，现场施工中常用的一些岩层的物理参数主要包括密度、孔隙度、渗透率等；力学参数主要包括岩石的单轴抗拉强度、单轴抗压强度、内聚力和内摩擦角、弹性模量、泊松比、岩石的完整性系数以及岩层的孔隙压力等。而对岩层的物理力学参数的获得方式，长期以来都是通过现场取岩样，然后在实验室进行测量。但有时候在煤矿井下现场施工时，由于施工紧迫，需要在短时间内知道岩石的物理力学参数，因此就需要研究如何在煤矿井下现场快速进行岩石物理力学参数的测量。并且，由于室内试验试样尺寸局限性而导致代表性差、取样困难、具有一定扰动性以及现场剪切与三轴试验昂贵、周期长等很多的局限性，如何确定岩体工程力学特性是工程设计中的重要问题，也是长期困扰工程界的难题。现在，寻找和研究能快速、简易及可靠确定岩体抗剪参数的原位测试手段成为岩土工程界内亟需解决的问题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供力学性质快速测量装置与方法，以解决现有技术中存在的技术问题。本专利技术提供的岩层物理力学性质快速测量装置，包括参数测量装置和输送固定装置：所述参数测量装置可拆卸设置在所述输送固定装置上，能够通过所述输送固定装置将所述参数测量装置输送进钻孔内；所述参数测量装置为单轴抗压强度测量装置、剪切强度测量装置或弹性模量与泊松比测量装置。进一步的，所述单轴抗压强度测量装置包括加压板、液压油缸和底座；所述液压油缸一端固定设置在所述底座的一侧，另一端的伸缩杆上固定连接所述加压板；所述底座的另一侧与所述输送固定装置的一端固定连接。进一步的，所述单轴抗压强度测量装置还包括孔壁应变器；所述孔壁应变器设置在所述加压板远离所述液压油缸的一侧。进一步的，所述液压油缸的进油管路和回油管路通过所述输送固定装置与外界连通；所述输送固定装置为封孔器。进一步的，所述弹性模量与泊松比测量装置包括膨胀胶囊、水泵和应变片；所述水泵与所述膨胀胶囊连通，用于给所述膨胀胶囊注水；所述应变片设置在所述膨胀胶囊的外壁上。进一步的，所述应变片包括横向变形应变片和纵向变形应变片，均设置在所述膨胀胶囊的外壁上。进一步的，所述剪切强度测量装置包括剪切装置和加载液压缸；所述剪切装置的一端与所述加载液压缸连接；所述加载液压缸的另一端与所述输送固定装置可拆卸连接；所述输送固定装置为拉拔杆或钢丝绳。本专利技术还提供了一种岩石物理力学性质快速测量方法，将单轴抗压强度测量装置通过输送固定装置输送进钻孔内；单轴抗压强度测量完毕后，向外拉动输送固定装置，将单轴抗压强度测量装置更换为剪切强度测量装置；剪切强度测量完毕后，向外拉动输送固定装置，将剪切强度测量装置更换为弹性模量与泊松比测量装置；根据测量的所有参数建立全应力应变曲线，得出岩石的物理力学性质。进一步的，各个参数均在同一个钻孔内测量得出。进一步的，所述钻孔具有足够的稳定性，能够保证所有的数据测量完成。本专利技术提供的岩石物理力学性质快速测量装置，通过可拆卸的设置单轴抗压强度测量装置、剪切强度测量装置或弹性模量与泊松比测量装置，进而能够实现在同一个钻孔内进行多个参数的测量，使得测得的参数为同一地点的岩石参数，更具有参考价值。本专利技术可以提高测量效率，提高钻孔的利用率，减小测量成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术岩石物理力学性质快速测量装置的岩石单轴抗压强度现场测量装备图；图2为本专利技术岩石物理力学性质快速测量装置的弹性模量与泊松比测量原理图；图3为图2的A处局部放大图；图4为本专利技术岩石物理力学性质快速测量装置的剪切强度测量示意图；图5为本专利技术岩石物理力学性质快速测量装置的岩体力学参数原位测量流程图。附图标记：1：钻孔；2：岩心；3：加压板；4：液压油缸；5：底座；6：封孔器；7：回油管路；8：进油管路；9：封孔管路；10：岩层；11：孔壁应变计；12：膨胀胶囊；13：手摇泵；14：胶结层；15：应变片；16：剪切装置；17：拉拔杆；18：后孔壁掏槽；19：前孔壁掏槽；20：单轴抗压强度测量段；21：弹性模量和泊松比测量段；22：剪切强度测量段。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以 是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如附图1-5所示，本专利技术提供了一种岩石物理力学性质快速测量装置，包括参数测量装置和输送固定装置：所述参数测量装置可拆卸设置在所述输送固定装置上，能够通过所述输送固定装置将所述参数测量装置输送进钻孔1内；所述参数测量装置为单轴抗压强度测量装置、剪切强度测量装置或弹性模量与泊松比测量装置。岩石的单轴抗压强度是岩石在单轴压缩载荷作用下达到破坏前所能承受的最大压应力。通常测量岩石单轴抗压强度是通过现场取岩心2，然后在实验室利用MTS试验机测得。此方法测得的单轴抗压强度较准确，但测量周期较长。在本专利技术中，使用输送固定装置将参数测量装置输送进钻孔1内，通过参数测量装置在钻孔1内进行各种参数的实时测量，以实现在现场的快速测量，且使用简单方便快捷。优选的实施方式为，所述单轴抗压强度测量装置包括加压板3、液压油缸4和底座5；所述液压油缸4一端固定设置在所述底座5的一侧，另一端的伸缩杆上固定连接所述加压板3；所述底座5的另一侧与所述输送固定装置的一端固定连接。岩层力学性质的原位测量必须保证测量段岩层10处于原岩应力状态，没有受到巷道及硐室的开挖扰动。因此钻孔1深度应在巷道跨度的2.5倍以上，以巷道跨度4m为例，钻孔1深度至少为10m。同时考虑到在同一钻孔1的不同孔壁段测量不同的参数，这样得到的数据更有价值。根据各参数测量的方式确定测量顺序依次为单轴抗压强度、弹模与泊松比、抗剪强度， 单轴抗压强度测量的岩心2直径为50mm，长度为2.0～3.0倍岩心2孔径，测量时的岩心2直径定为100mm，以便于实验室测量的标准试样保持一致，进行对本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种岩层物理力学性质快速测量装置，其特征在于，包括参数测量装置和输送固定装置：所述参数测量装置可拆卸设置在所述输送固定装置上，能够通过所述输送固定装置将所述参数测量装置输送进钻孔内；所述参数测量装置为单轴抗压强度测量装置、剪切强度测量装置或弹性模量与泊松比测量装置。
【技术特征摘要】
1.一种岩层物理力学性质快速测量装置，其特征在于，包括参数测量装置和输送固定装置：所述参数测量装置可拆卸设置在所述输送固定装置上，能够通过所述输送固定装置将所述参数测量装置输送进钻孔内；所述参数测量装置为单轴抗压强度测量装置、剪切强度测量装置或弹性模量与泊松比测量装置。2.根据权利要求1所述的岩层物理力学性质快速测量装置，其特征在于，所述单轴抗压强度测量装置包括加压板、液压油缸和底座；所述液压油缸一端固定设置在所述底座的一侧，另一端的伸缩杆上固定连接所述加压板；所述底座的另一侧与所述输送固定装置的一端固定连接。3.根据权利要求2所述的岩层物理力学性质快速测量装置，其特征在于，所述单轴抗压强度测量装置还包括孔壁应变器；所述孔壁应变器设置在所述加压板远离所述液压油缸的一侧。4.根据权利要求2所述的岩层物理力学性质快速测量装置，其特征在于，所述液压油缸的进油管路和回油管路通过所述输送固定装置与外界连通；所述输送固定装置为封孔器。5.根据权利要求1所述的岩层物理力学性质快速测量装置，其特征在于，所述弹性模量与泊松比测量装置包括膨胀胶囊、水泵和应变片；所述水泵与所述膨胀胶囊连通，用于给所述膨...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄炳香，赵兴龙，陈树亮，
申请(专利权)人：中国矿业大学，徐州佑学矿业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。