一种应力应变传感器孔壁耦合装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及地应力监测技术领域，具体而言，涉及一种应力应变传感器孔壁耦合装置。应力应变传感器孔壁耦合装置，其包括底座、壳体、活塞、填充物和封膜；底座设置在壳体的一端；壳体为圆筒状，活塞和填充物均设置在壳体内，活塞远离填充物的一端设置有连接头；壳体靠近底座的一端设置有第一排出口，封膜设置在第一排出口处，封膜用于对第一排出口进行封堵。本发明专利技术实施例的有益效果是：通过活塞挤压填充物，使其从壳体的第一排出口排出后，分布在壳体与孔壁之间，待填充物填充完毕且凝固后，即可得出正圆形的钻孔，能够保证传感器与孔壁的耦合，进而保证传感器与孔壁的正常接触，提高了地应力监测的准确性。地应力监测的准确性。地应力监测的准确性。

A hole wall coupling device for stress-strain sensor

【技术实现步骤摘要】
一种应力应变传感器孔壁耦合装置


[0001]本专利技术涉及地应力监测
，具体而言，涉及一种应力应变传感器孔壁耦合装置。

技术介绍

[0002]地应力是客观赋存于地壳岩体内且未受工程扰动的一种自然力。地应力监测是了解地壳中应力值随时间的变化，是实时动态的应力测量。在地壳浅部乃至深部开展应力应变连续动态监测，对于地震的预测与研究是很有必要的。
[0003]地应力监测方法的基本原理，是将测量探头安装于地壳岩体钻孔中，钻孔在地壳岩体中受构造应力变形产生微应变，测量元件在同钻孔岩壁耦合良好的情况下，记录测量元件的连续输出值，即可测量地壳岩体应力值随时间的动态变化值。
[0004]在现有的地壳应力应变连续动态监测技术中，适用于地应力监测设备有压磁分量应力仪、电容分量应变仪以及体应变仪。在地震预测研究中，地应力监测最常用的设备是压磁分量应力仪。
[0005]压磁应力监测系统的核心测量元件是压磁应力计，它是基于磁致伸缩原理设计的。理论依据是，机械变形会引起铁磁材料磁性的变化，称为压磁效应。压磁应力计的敏感元件是以铁磁材料为芯轴，缠绕一定匝数线圈制成的“自感线圈”。如果芯轴线圈通以恒定的交流电流，当沿着芯轴施加的轴向压力发生变化时，则芯轴的磁导率也会发生变化，进而线圈的电感量或电压降也随之变化，压力的变化将表现为采集仪的电压读数变化。
[0006]现有压磁分量应力仪的井下安装过程为：
[0007]首先把监测设备通过钻杆下入到目标层位深度，其次通过井上控制器操控井下控制器实现加载器对压磁应力传感器进行加载、减载及与其脱离。待加载器完成传感器各方向监测探头加载预应力，井下控制器、加载器在钻机钻杆的带动下与传感器脱离，井上控制器可实时监控井下控制器与传感器的状态。压磁测量元件安装到测量小孔中后，施加一定的预应力，其与孔壁岩体紧密接触，并给测量元件定向，使测量元件与岩壁良好耦合。
[0008]国内外所有的地应力监测方法中，较为常用的压磁法，直接把测量元件安装在钻孔中，传感器直接抵触岩石孔壁上。该方法在钻孔和岩石条件理想的情况下，可以准确地进行地应力监测。
[0009]但是，对于钻孔由于钻探水平等各种客观因素造成孔径非正圆形，或是观测点岩体不完整使得孔壁有裂隙，甚至有掉块的情况下，测量元件的传感器无法与孔壁正常接触，该方法将面临传感器与钻孔孔壁的耦合的严重问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种应力应变传感器孔壁耦合装置，其能够保证传感器与钻孔孔壁的耦合，保证将钻孔形变准确的传递给测量元件。
[0011]本专利技术的实施例是这样实现的：
[0012]本专利技术提供了一种应力应变传感器孔壁耦合装置，其包括底座、壳体、活塞、填充物和封膜；
[0013]所述底座设置在所述壳体的一端；
[0014]所述壳体为圆筒状，所述活塞和所述填充物均设置在所述壳体内，所述活塞远离所述填充物的一端设置有连接头；
[0015]所述壳体靠近所述底座的一端设置有第一排出口，所述封膜设置在所述第一排出口处，所述封膜用于对所述第一排出口进行封堵。
[0016]优选的，所述壳体上设置有至少一个第一排气孔，所述第一排气孔的一端设置在所述壳体靠近所述底座的一端，所述第一排气孔的另一端设置在所述壳体内部，且在所述活塞将所述填充物从所述壳体内经所述第一排出口挤出后，所述第一排气孔与所述连接头上的第二排气孔连通。
[0017]优选的，所述底座上设置有第二排出口，所述第二排出口与所述第一排出口对应设置。
[0018]优选的，所述底座包括底板和支架，所述第二排出口设置在所述底板上，所述支架设置在所述底板远离所述壳体的一侧。
[0019]优选的，所述壳体的内部设置有卡槽，所述接头上设置有卡销；
[0020]当所述活塞将所述填充物从所述壳体内经所述第一排出口挤出后，所述卡销卡设在所述卡槽内。
[0021]优选的，所述壳体与所述底座之间的连接方式为螺纹连接。
[0022]优选的，所述壳体上的螺纹旋向与所述连接头上的螺纹旋向相反。
[0023]优选的，所述活塞与所述壳体之间通过易断销钉连接。
[0024]优选的，所述活塞靠近所述填充物的一端，以及所述壳体的外表面上均设置有脱膜层。
[0025]优选的，所述填充物为水泥。
[0026]本专利技术实施例的有益效果是：
[0027]通过活塞挤压填充物，使其从壳体的第一排出口排出后，分布在壳体与孔壁之间，待填充物填充完毕且凝固后，即可得出正圆形的钻孔，能够保证传感器与孔壁的耦合，进而保证传感器与孔壁的正常接触，提高了地应力监测的准确性。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0029]图1为本专利技术实施例提供的应力应变传感器孔壁耦合装置在活塞未对填充物进行挤压时的状态图；
[0030]图2为本专利技术实施例提供的应力应变传感器孔壁耦合装置在填充物被活塞挤出壳体后的状态图；
[0031]图3为图2的A
‑
A剖视图；
[0032]图4为本专利技术实施例提供的应力应变传感器孔壁耦合装置从钻孔中取出后的钻孔状态示意图；
[0033]图5为图4的俯视图。
[0034]图标：
[0035]1：钻孔；2：孔壁；3：连接头；4：活塞；5：卡槽；6：易断销钉；7：第一排气孔；8：第一排出口；9：封膜；10：第二排出口；11：支架；12：底板；13：填充物；14：壳体；15：卡销；16：安装槽；17：压簧；18：第二排气孔；
具体实施方式
[0036]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0037]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
[0038]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0039]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，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应力应变传感器孔壁耦合装置，其特征在于，包括底座、壳体、活塞、填充物和封膜；所述底座设置在所述壳体的一端；所述壳体为圆筒状，所述活塞和所述填充物均设置在所述壳体内，所述活塞远离所述填充物的一端设置有连接头；所述壳体靠近所述底座的一端设置有第一排出口，所述封膜设置在所述第一排出口处，所述封膜用于对所述第一排出口进行封堵。2.根据权利要求1所述的应力应变传感器孔壁耦合装置，其特征在于，所述壳体上设置有至少一个第一排气孔，所述第一排气孔的一端设置在所述壳体靠近所述底座的一端，所述第一排气孔的另一端设置在所述壳体内部，且在所述活塞将所述填充物从所述壳体内经所述第一排出口挤出后，所述第一排气孔与所述连接头上的第二排气孔连通。3.根据权利要求1所述的应力应变传感器孔壁耦合装置，其特征在于，所述底座上设置有第二排出口，所述第二排出口与所述第一排出口对应设置。4.根据权利要求3所述的应力应变传感器孔壁耦合装置，其特征在于，所述底座包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：张士安，吴满路，张重远，
申请(专利权)人：中国地质科学院地质力学研究所，
类型：发明
国别省市：