The invention provides a device and a method for measuring ground stress based on the measurement of the deformation of deep boreholes. The device consists of a high pressure pump, a drill rod connected with a high pressure pump, a drill deformometer and a displacement meter loaded into a borehole deformometer. The lower part of the drill deformometer is connected with a data acquisition instrument. The lower part of the drill deformable meter is equipped with a three-dimensional electronic compass connected with a data acquisition instrument, and the lower part of the drill deformometer is connected to a directional device. The upper part is connected with the conversion valve with high pressure pipeline switching function. After placing the drill deformometer down to the predetermined test position through the drill rod, the pressure of the high pressure water pump is applied to the borehole wall through the drill rod, the conversion valve and the borehole deformability, so that the borehole wall is subjected to a certain deformation under pressure, and the deformation amount produced by the rock mass and rock mass produced by the pressure of different azimuths of the hole is tested. The elastic modulus is used to calculate the stress state of rock mass on the cross section of borehole. The invention overcomes the limitation of the traditional ground stress test method and is not limited by the depth of the test.
【技术实现步骤摘要】
一种基于深钻孔孔径变形测定的地应力测试装置及方法
本专利技术涉及岩石力学试验
,具体是一种基于深钻孔孔径变形测定的地应力测试装置及方法。
技术介绍
地应力测试方法因测试基本原理不同以及不同需求,各有所长趋势。现实中,产生地应力的原因是十分复杂的,要弄清楚所有因素尚有困难。但就岩体工程建设本身而言,工程岩体中地应力的主要来源是岩体自重和各种地质构造运动,而实测地应力的工作具有直接、重要的意义。随着测试技术、测试理论及现代科技的进步,世界上地应力测定方法和技术已有上百种。根据不同的划分标准大致可分两大类,从测量内容上可分为绝对值测量和相对值测量,而依据绝对值测量基本原理又可分为直接测量法和间接测量法。目前,较为常用的绝对应力测量方法主要有水压致裂法、声发射法、钻孔崩落法、套芯应力解除法、应变恢复法等。其中,前3种方法属于直接测量方法,后2种方法属于间接测量方法。相对应力测量方法包括压磁法、压容法、体应变法、分量应变法及差应变法等。其中,最为常用的方法是钻孔应变测量,它包括钻孔分量应变法和钻孔体积应变法。目前,在国内外应用比较广泛是:应力解除法和水压致裂法。而套芯应力解除法中的测试精度问题已有学者和专家进行过一系列研究,但仍然存在诸如测试工艺(应变计内部结构优化、空心包体水下粘贴技术、地应力信息采集等)及测试理论(弹性常数的获取)等问题;传统水压致裂法的在三维地应力测量中的理论仍需完善,以切合工程实际;极高应力工程区地应力测量方法亟需研发,以满足人类工程在地壳纵深上的发展需求。由于地应力测试方法都具有各自的优势与局限性,传统地应力测量分析方法难以要满足深钻 ...
【技术保护点】
1.一种基于深钻孔孔径变形测定的地应力测试装置,其特征在于:包括高压水泵(1)、与高压水泵(1)连接的钻杆(5)、钻孔变形计(9)及装入所述钻孔变形计(9)内部的位移计(11),所述钻孔变形计(9)下部与数据采集仪(13)相连接,所述钻孔变形计(9)下部装有与数据采集仪(13)相连接的三维电子罗盘(14),用于测定钻孔变形计(9)中位移计(11)的方位,数据采集仪(13)用于同步采集记录保存试验压力及位移计(11)的位移量及方位;所述钻孔变形计(9)上部通过加压高压软管(7)和回压高压软管(8)与转换阀(6)相连,转换阀(6)通过钻杆(5)上下移动使钻孔变形计(9)与加压高压软管(7)和回压高压软管(8)之间进行连通切换,进而使得钻孔变形计(9)在膨胀与收缩之间进行切换。
【技术特征摘要】
1.一种基于深钻孔孔径变形测定的地应力测试装置,其特征在于:包括高压水泵(1)、与高压水泵(1)连接的钻杆(5)、钻孔变形计(9)及装入所述钻孔变形计(9)内部的位移计(11),所述钻孔变形计(9)下部与数据采集仪(13)相连接,所述钻孔变形计(9)下部装有与数据采集仪(13)相连接的三维电子罗盘(14),用于测定钻孔变形计(9)中位移计(11)的方位,数据采集仪(13)用于同步采集记录保存试验压力及位移计(11)的位移量及方位;所述钻孔变形计(9)上部通过加压高压软管(7)和回压高压软管(8)与转换阀(6)相连,转换阀(6)通过钻杆(5)上下移动使钻孔变形计(9)与加压高压软管(7)和回压高压软管(8)之间进行连通切换,进而使得钻孔变形计(9)在膨胀与收缩之间进行切换。2.如权利要求1所述的基于深钻孔孔径变形测定的地应力测试装置,其特征在于:所述转换阀(6)内部装有与钻杆(5)相连的管路切换轴(61),所述转换阀(6)内壁上设有密封圈(15),密封圈(15)在初始状态下阻隔管路切换轴(61)内腔加压液与加压高压软管(7)相通,通过管路切换轴(61)、密封圈(15)相互配合完成压力管路切换。3.如权利要求1所述的基于深钻孔孔径变形测定的地应力测试装置,其特征在于:所述钻孔变形计(9)内部的位移计(11),用于测定岩体在压力作用下不同方位的变形量。4.如权利要求1所述的基于深钻孔孔径变形测定的地应力测试装置,其特征在于:所述高压水泵(1)与钻杆(5)之间接有三通(2)和压力表(3)。5.一种基于深钻孔孔径变形测定的地应力测试方法,其特征在于应用权利要求1-4...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘元坤,艾凯,邬爱清,李强,黄书岭,尹健民,韩晓玉,李永松,周春华,汪洋,张新辉,付平,许静,
申请(专利权)人:长江水利委员会长江科学院,
类型:发明
国别省市:湖北,42
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