一种空心包体应力计及其测量方法技术

本发明专利技术公开了一种测试地应力的应力计，尤其涉及一种空心包体应力计测试地应力领域。该空心包体应力计，包括监测装置、环氧树脂筒、和导向装置，所述检测装置包括摄像机安置器和摄像机，所述摄像机安置器包括中空上部和底座，环氧树脂筒体周围均匀粘贴四组应变花，通过应变花来测量三维地应力，所述锥形导头包括调节杆和锥形导头。本发明专利技术通过在空心包体应力计上安装检测装置，可实时监测在推力杆的作用下环氧树脂筒体内胶体的流出情况，从而确保使得环氧树脂内的胶体全部挤出，装置安装方便并且能够实现多次使用，节约成本。

A Hollow Inclusion Stressometer and Its Measurement Method

The invention discloses a stress meter for measuring in-situ stress, in particular relates to the field of in-situ stress measurement by a hollow inclusion stress meter. The hollow inclusion stress meter includes a monitoring device, an epoxy resin cylinder, and a guiding device. The detecting device includes a camera setter and a camera. The camera setter comprises a hollow upper part and a base. Four groups of strain flowers are evenly pasted around the epoxy resin cylinder to measure three-dimensional geostress by strain flowers. The conical guide includes a regulating rod and a conical guide. By installing a detection device on the hollow inclusion stress meter, the colloid flow in the epoxy resin cylinder under the action of a thrust rod can be monitored in real time, thus ensuring that all colloids in the epoxy resin are extruded, the installation of the device is convenient, the device can be used for many times and the cost can be saved.

【技术实现步骤摘要】
一种空心包体应力计及其测量方法
本专利技术涉及地应力测量设备领域，尤其涉及一种空心包体应力计及其测量方法。
技术介绍
由于地质构造等原因使地壳物质产生了内力效应，这种应力称为地应力。地应力是存在于地壳中的未受工程扰动的天然应力，也称岩体初应力、绝对应力或原岩应力，广义上也指地球体内的应力，它包括由地热﹑重力﹑地球自转速度变化及其他因素产生的应力，地应力活动会产生或影响地质构造。剧烈的地应力活动会引起地震，地应力活动还可影响地壳内岩石、矿物的物理性质和化学性质，不考虑地应力而进行施工往往会使生产不能正常进行，并且可能造成严重的工程事故，因此准确的测量出地应力十分重要。现在测量地应力常用的是空心包体应力计，主要用于测量岩石和混凝土中三向应力，且应力计是由一系列的应变计组成，应变计封装在弹性模量已知的空心管壁上。用环氧树脂把应力计固定在钻孔中，然后监测在钻孔套芯应力解除过程中的应变响应，或者把应力计永久地放在原地，用于监测相对应力随时间。但是因为复杂的构造导致在施工过程无法准确的确定环氧树脂胶体的挤出情况，会造成实验结束才发现环氧树脂筒体内的胶体并没有完全的挤出而影响实验效果，因此，设计一种便于观察应力计工作时胶体挤出情况的空心包体应力计很有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决技术中不能准确确定环氧树脂胶体完全挤出情况，而提出一种便于观察应力计工作时胶体挤出情况的空心包体应力计。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种空心包体应力计，包括监测装置、环氧树脂筒、和导向装置，所述检测装置包括摄像机安置器和摄像机，所述摄像机安置器包括中空上部和底座，所述摄像机采用型号为USB01的夜视USB线摄像机，通过数据线连接数据终端进行实时监测，所述数据线可根据现场实际情况配备合适的长度，所述数据终端建议使用型号为KT267-S的矿用本安型手机，携带方便并且能都够同时实现多种用途，所述环氧树脂筒体一端呈完全开口状，另一端呈凸出圆柱缩口状且设置有外螺纹，环氧树脂筒体周围均匀粘贴四组应变花，通过应变花来测量三维地应力，从而达到测量目的，所述锥形导头包括调节杆和锥形导头。进一步的，所述摄像机安置器中空上部为一端封闭的圆柱筒体，所述圆柱筒体外部设有翼缘用于和环氧树脂筒体的凹槽咬合，从而将两者安装在一起，所述圆柱筒体另一端设置有外螺纹，所述安置器底座为瓶盖状并设有数据线通过孔，所述底座设有内螺纹，能够与中空上部的外螺纹咬合，所述数据线的长度可根据现场实际情况截取，从所述摄像机安置器底座的数据线通过孔引出，并经过安装杆及连接杆内部，从而保证数据线在试验时不被破坏，不影响二次使用，将所述摄像机放入中空上部，间隙部分用棉花塞满使得摄像机稳定的安置在摄像机安置器内部，将底座与中空上部拧紧，再将通过中空上部的翼缘转入环氧树脂筒体留置凹槽内，使摄像机安置器和环氧树脂筒体连接在一起，并在接口处涂上密封胶、安装密封圈以保证其密封性，所述摄像机安置器选用硬质透明PVC作为材料，可使摄像机安置器内部的摄像机在挤浆的时候进行实时检测并通过数据线连接的矿用本安型手机来反馈胶体的挤出情况，以保证环氧树脂筒体内的胶体全部挤出，还可以利用摄像机的存录功能把挤胶时胶体流动情况记录下来作为后期数据分析的参考，因为所述摄像机被摄像机安置器妥善的保存，所以在测试完成后可将摄像机取出，可多次使用，节约成本。进一步的，所述环氧树脂筒周围均匀粘贴四组应变花，每组应变花由四个不同方向的应变片组成，应变片分布密度集中提高了测量结果的精度和可信度，套芯时，若由于岩石条件造成某些角度应变花破坏，可舍去其测量数据，而将其余应变花测量数据作为测量结果，所述环氧树脂筒体呈完全开口状一端设置有两个对称的限位孔。进一步的，所述导向装置调节杆上设有两个对称的限位凹槽，限位销穿过环氧树脂筒体预留的限位孔插入调节杆上预留的限位凹槽，从而实现锥形导头和环氧树脂筒的连接，所述限位销选用直径为1mm的木棒，试验时在推力的作用下，木棒断裂，胶体流出，所述锥形导头呈圆锥状且圆锥且圆锥底面直径大于环氧树脂筒外径，所述调节杆与锥形导头的材质均选用铁，所述调节杆与锥形导头为平滑的焊接连接。利用上述空心包体应力计测试地应力，包括以下步骤：(1)根据工程现场所需要测量区域，进行试验方案设计，确定测量点的位置，并设计测量点深度；(2)按照测点布置方案在选定地应力测量点进行实地钻孔，根据设计方案预定的倾角和深度垂直于巷道帮部钻去一个直径为120mm的导孔，要求导孔孔壁完整、孔径一致，不能发生钻孔弯曲、塌孔现象；(3)在导孔深度到达理想岩性之后，在导孔底部的同心位置钻取直径100mm的应力传感器安装孔，其深度视所述空心包体应力计长度及岩芯完整情况而定，在钻孔时钻机速度尽量放慢以取出完整应力计安装孔岩芯；(4)根据安装孔中取出岩芯情况，选取岩面结构较好的一段，再根据这一段位置选取应力传感器调节杆长度，使应变片位置位于这段岩芯处，确定安装位置后，安装所述空心包体应力计、准备胶体，空心包体应力计的安装要细致，以保证地应力测量的成功；(5)将所述空心包体应力计推到预定位置后，在推力杆的作用下，所述限位销断裂，挤出胶体，利用摄像机对环氧树脂筒内胶体流动情况进行实时监测，带胶体全部挤出，充满应力计与孔壁间隙后，停止继续推动推力杆，待胶体完全固化后，所述空心包体应力计与岩体结合为一体，然后实施应力解除；(6)待凝结固化16h之后，进行应力解除，在套芯解除前先读取应变片读数以确定应变片工作是否正常，应力解除时候钻进速度尽量缓慢以较全面读取各应变片的读数，直至安装有应力传感器的岩芯断裂或者应变片的读数不再随钻进变化，便可以取出岩芯，取出岩芯后按照需要将其置入弹模率定仪中进行弹模率定试验，以确定岩石的弹性模量和泊松比参数，岩石的弹性模量可以根据可视为各向同性的弹性体的岩石周向应变量求出，泊松比可以根据轴向应变量与周向应变量的比值得出；(7)根据(6)得出数据按照公式计算并得出结果。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：所述监测装置由摄像机和摄像机安置器两部分组成，所述摄像机安置器不仅可以保护摄像机在试验过程中不被破坏而且安拆方便，而且还能够与环氧树脂紧密连接，摄像机能够通过所述矿用本安型手机实时监测环氧树脂筒内胶体挤出情况，从而保证胶体完全挤出，并且可以在适合的时候停止推进，避免对其器材造成不必要的损坏，另外摄像机还可以把环氧树脂筒体内胶体的流动情况记录下来，以用作后期数据分析的依据，从而提高测量数据的精确度。附图说明图1为空心包体应力计剖面图；图2为A-A剖面图；图3为摄像机安置器底座；图4为摄像机安置器的中控上部；图中：1安装杆、2数据线、3密封圈、4底座、41数据线通过孔、5中空上部、51翼缘、52外螺纹、6摄像机安置器、7棉花、8摄像机、9环氧树脂筒、10限位销、11限位孔、12限位凹槽、13调节杆、14锥形导头。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。参照图1至图4，一种空心包体应力计，包括监测装置、环氧树脂筒7、和导向装置，所述检测装置包括摄像机安置器6和摄像机8，所述摄像机安置器6包括中空上部5和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空心包体应力计，包括监测装置、环氧树脂筒、和导向装置，其特征在于：所述检测装置包括摄像机安置器和摄像机，所述摄像机安置器包括中空上部和底座，所述摄像机采用型号为USB01的夜视USB线摄像机，通过数据线连接数据终端进行实时监测，所述数据线可根据现场实际情况配备合适的长度，所述数据终端建议使用型号为KT267‑S的矿用本安型手机，携带方便并且能都够同时实现多种用途，所述环氧树脂筒体一端呈完全开口状，另一端呈凸出圆柱缩口状且设置有外螺纹，环氧树脂筒体周围均匀粘贴四组应变花，通过应变花来测量三维地应力，从而达到测量目的，所述锥形导头包括调节杆和锥形导头。

【技术特征摘要】
1.一种空心包体应力计，包括监测装置、环氧树脂筒、和导向装置，其特征在于：所述检测装置包括摄像机安置器和摄像机，所述摄像机安置器包括中空上部和底座，所述摄像机采用型号为USB01的夜视USB线摄像机，通过数据线连接数据终端进行实时监测，所述数据线可根据现场实际情况配备合适的长度，所述数据终端建议使用型号为KT267-S的矿用本安型手机，携带方便并且能都够同时实现多种用途，所述环氧树脂筒体一端呈完全开口状，另一端呈凸出圆柱缩口状且设置有外螺纹，环氧树脂筒体周围均匀粘贴四组应变花，通过应变花来测量三维地应力，从而达到测量目的，所述锥形导头包括调节杆和锥形导头。2.根据权利要求1所述的一种空心包体应力计，其特征在于：摄像机安置器中空上部为一端封闭的圆柱筒体，所述圆柱筒体外部设有翼缘用于和环氧树脂筒体的凹槽咬合，从而将两者安装在一起，所述圆柱筒体另一端设置有外螺纹，所述安置器底座为瓶盖状并设有数据线通过孔，所述底座设有内螺纹，能够与中空上部的外螺纹咬合，所述数据线的长度可根据现场实际情况截取，从所述摄像机安置器底座的数据线通过孔引出，并经过安装杆及连接杆内部，从而保证数据线在试验时不被破坏，不影响二次使用，将所述摄像机放入中空上部，间隙部分用棉花塞满使得摄像机稳定的安置在摄像机安置器内部，将底座与中空上部拧紧，再将通过中空上部的翼缘转入环氧树脂筒体留置凹槽内，使摄像机安置器和环氧树脂筒体连接在一起，并在接口处涂上密封胶、安装密封圈以保证其密封性，所述摄像机安置器选用硬质透明PVC作为材料，可使摄像机安置器内部的摄像机在挤浆的时候进行实时检测并通过数据线连接的矿用本安型手机来反馈胶体的挤出情况，以保证环氧树脂筒体内的胶体全部挤出，还可以利用摄像机的存录功能把挤胶时胶体流动情况记录下来作为后期数据分析的参考，因为所述摄像机被摄像机安置器妥善的保存，所以在测试完成后可将摄像机取出，可多次使用，节约成本。3.根据权利要求2所述的一种空心包体应力计，其特征在于：所述环氧树脂筒周围均匀粘贴四组应变花，每组应变花由四个不同方向的应变片组成，应变片分布密度集中提高了测量结果的精度和可信度，套芯时，若由于岩石条件造成某些角度应变花破坏，可舍去其测量数据，而将其余应变花测量数据作为测量结果，所述环氧树脂筒体呈完全开口状一端设置有两个对称的限位...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓彦，庞建勇，杜传梅，王雪松，彭月月，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34