本发明专利技术公开了一种隧道顶部钻孔声波测试探头的安装测试装置及方法，安装测试装置包括孔口固定套、孔口盖板和安装于孔口盖板上的声波测试探头、连接座、推进杆、排气软管及排气漂浮球，孔口固定套固设于隧道顶部钻孔的孔口处，孔口盖板安装在孔口固定套内；推进杆通过升降装置安装在孔口盖板中部处，孔口盖板内侧与推进杆之间设有密封组件；声波测试探头通过连接座安装于推进杆顶部；使用时，通过升降装置调整推进杆的高度，使得声波测试探头能处于钻孔内不同位置处的声发射测试。本发明专利技术结构简单，操作方便，可以重复利用，能灵活控制整根推进杆的长度，适用于多种深度的隧道顶部测孔，并能通过刻度线准确地控制声波测试探头的推进距离。进距离。进距离。
An installation and testing device and method of borehole acoustic wave testing probe at the top of tunnel
【技术实现步骤摘要】
一种隧道顶部钻孔声波测试探头的安装测试装置及方法
[0001]本专利技术属于声波测试
，具体为一种隧道顶部钻孔声波测试探头的安装测试装置及方法，适用于隧道顶部松弛深度的测定。
技术介绍
[0002]在隧道开挖等地下岩体揭露的过程中，岩体面临着应力受力状态的改变，由原本的三向应力状态转变为二向应力状态或者单向应力状态，其内部地应力也会重新分布，岩石内部微裂隙可能会因为这些变化而产生发展，导致临空面结构不稳定、产生松动圈等现象，危及着工程现场的安全。声波测试是基于固体介质中弹性波传播理论的弹性波测试技术，一定声波在岩体中传播的时候，由于其本身能量很小，对岩石施加的外力小，因此岩体状态为弹性状态，满足胡克定律，可以通过弹性理论推导出岩石中纵波波速。其方法通常为以激振的方式向介质中发射声波，在发射源一定距离的空间位置接收通过介质调制的声波，经观测和分析声波在该介质中的传播速度、振幅、频率等声波特性，解读该介质的一些物理特性。声波测试在地质勘查等领域中有着广泛的应用，如岩体、土体的结构特征评价及强度分级，巷道围岩松动圈的测定，岩体、土体的弹性力学参数测定，岩体施工后的质量检查等。
[0003]由于声波测试是一种无损检测技术，且原理简单、操作方便，在隧道围岩松弛深度的测试中有着广泛的应用。目前，常用的声波测试技术方法主要有：双孔穿透法和单孔折射波法。双孔穿透法先在被测岩体的表面打出两个平行钻孔，将发射传感器和接收传感器分别放置在两孔之间，声波信号通过发射机释放，经发射传感器穿过介质和岩层，被接收传感器接收到并传递到接收机，完成数据采集记录。该方法不仅要求两钻孔轴线平行，还要在被测区域打两个钻孔，损伤更大的同时还增加了工作量。更为简便的单孔声波折射法，只需一个钻孔，采用具有固定距离的一发双收传感器的单孔声波测试仪，在使用的过程中，将单孔声波测试仪放入钻孔中，在钻孔中注满耦合剂(一般为水)作为介质，通过接收由发射传感器发出的经孔壁反射后的声波信号，由于声波沿孔壁传播，其波速受岩层地质构造因素影响明显，以此根据波速变化来反映孔壁岩层介质构造特征变化。为了顺利实现整个检测过程，水耦合剂的作用至关重要。对于垂直向下的钻孔或隧道两帮向下倾斜的钻孔，工程上可以直接注满水或者使用堵水气囊进行一定密闭，尽量使得钻孔内部被水充分耦合。然而，这种方法对于隧道顶部钻孔往往难以实现，一方面是因为测试过程中声波测试探头的移动难以保证钻孔端部有效封堵，导致水的流失，致使缺乏耦合剂而无法满足测试条件；另一方面，由于声波测试探头没有支撑结构，传感器贴合岩壁而影响测试结果。此外，声波测试探头的移动距离尚无精确刻度控制，导致根据声波测试结果判定围岩松弛深度存在一定误差。
[0004]因此，专利技术一种可用于隧道顶部钻孔、拥有较高测试精度，操作简单的声波测试探头安装测试装置，具有显著的工程应用价值。
技术实现思路
[0005]本专利技术为解决现有技术难以实现的隧道顶部钻孔声波测试探头的安装测试问题，提出一种隧道顶部钻孔声波测试探头的安装测试装置及方法。
[0006]本专利技术设计的孔口盖板，通过设计阻水装置及开设具有特定功能的孔位，配合改进的声波测试探头，很好的解决了顶部测孔密闭性和内外交互的矛盾；使用可接卸的推进杆输送声波测试探头，能准确灵活地控制声波测试探头在孔内的行进距离，推进杆提供给自身及声波测试探头的刚性支撑能很好的解决声波测试探头潜在的贴壁问题，减小测试误差。
[0007]本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：
[0008]一种隧道顶部钻孔声波测试探头的安装测试装置及方法，其特征在于：包括孔口固定套、孔口盖板和安装于孔口盖板上的声波测试探头、连接座、推进杆、排气软管及排气漂浮球，所述孔口固定套固设于隧道顶部钻孔的孔口处，所述孔口盖板可拆卸的安装在孔口固定套内；
[0009]所述推进杆通过升降装置安装在孔口盖板中部处，所述孔口盖板内侧与推进杆之间设有密封组件；所述连接座可拆卸的安装在钻孔内侧的推进杆顶部，所述声波测试探头安装于连接座上，所述连接座内部设有用于安装电源和无线传输装置的空间，所述声波测试探头与电源和无线传输装置电性相连；
[0010]所述孔口盖板上设有至少一个贯穿上下的排气孔和进排水孔，所述排气孔内侧与排气软管一端相连，排气软管另一端连接排气漂浮球，所述排气漂浮球为顶部开设有排气孔的低密度球；所述进排水孔外侧设有控制阀。
[0011]进一步地，所述升降装置包括设于孔口盖板中部供推进杆上下运动的滑孔和设于孔口盖板内部与滑孔同轴且能自由转动的升降螺母，所述推进杆安装在滑孔内，且与升降螺母配合安装，通过拧动升降螺母能驱动推进杆上下运动，调整声波测试探头的安装高度。
[0012]进一步地，所述升降螺母为异形螺母，其一端设有能安装在孔口盖板内的环形凸台，另一端伸出孔口盖板外侧，形成便于将其拧动的夹持部。
[0013]进一步地，所述密封组件包括设有孔口盖板上与推进杆同轴的环形密封盖板，环形密封盖板内填充弹性密封材料。
[0014]进一步地，所述弹性密封材料为TPE阻水材料，所述的环形密封盖板和TPE阻水材料中部均开有孔位，且环形密封盖板的孔径稍大于推进杆的外螺纹直径，TPE阻水材料的孔径略小于推进杆外螺纹直径，厚度略大于环形密封盖板内部高度，使其弹性压缩以提升防水能力。
[0015]进一步地，所述环形密封盖板为单侧开口倒扣的圆柱形筒，圆柱形筒的顶部设有供推进杆自由穿过的通孔，所述孔口盖板上设有螺栓固定支架，通过螺栓将环形密封盖板可拆卸的固定在孔口盖板上。环形密封盖板侧面设置螺孔，借助螺栓固定支架使用螺杆进行固定。
[0016]进一步地，所述推进杆由若干子推进杆首尾拼接组成，每个子推进杆上均设有刻度，通过刻度和子推进杆的数量能精准得到声波测试探头的安装高度。
[0017]进一步地，相邻子推进杆之间通过螺孔和凸出的螺纹头可拆卸相连。
[0018]进一步地，所述的子推进杆杆长为100cm每根，杆身使用红色喷漆以20cm为分度设
置4条刻度线，可较为精确把握设备推进距离。
[0019]进一步地，所述的子推进杆在其接卸螺纹咬合处开有销钉孔位，用于放置销钉，防止在转动过程中子推进杆之间的相对转动。
[0020]进一步地，所述的推进杆要求在承载声波测试探头及其自重时，综合其材料强度及推进杆直径大小，使其弯曲度满足声波测试探头基本沿孔轴线方向运动的要求。
[0021]进一步地，所述连接座包括通过螺纹相连的上腔体和下腔体，上腔体顶部中间内凹形成用于安装声波测试探头的定位凹槽，定位凹槽底部设有便于穿线的通孔，所述声波测试探头通过胶黏安装在定位凹槽内；下腔体底部中间设有与推进杆相连的螺孔。
[0022]进一步地，所述孔口固定套通过水泥砂浆固定在隧道顶部钻孔的孔口处，所述孔口盖板通过螺纹配合安装在孔口固定套内。
[0023]进一步地，所述的连接座内部装置有无线传输装置，与声波测试探头连接，用于数据传输，包括微处理器和蓝牙发射装置，使用蓝牙4.本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种隧道顶部钻孔声波测试探头的安装测试装置及方法，其特征在于：包括孔口固定套、孔口盖板和安装于孔口盖板上的声波测试探头、连接座、推进杆、排气软管及排气漂浮球，所述孔口固定套固设于隧道顶部钻孔的孔口处，所述孔口盖板可拆卸的安装在孔口固定套内；所述推进杆通过升降装置安装在孔口盖板中部处，所述孔口盖板内侧与推进杆之间设有密封组件；所述连接座可拆卸的安装在钻孔内侧的推进杆顶部，所述声波测试探头安装于连接座上，所述连接座内部设有用于安装电源和无线传输装置的空间，所述声波测试探头与电源和无线传输装置电性相连；所述孔口盖板上设有至少一个贯穿上下的排气孔和进排水孔，所述排气孔内侧与排气软管一端相连，排气软管另一端连接排气漂浮球，所述排气漂浮球为顶部开设有排气孔的低密度球；所述进排水孔外侧设有控制阀。2.根据权利要求1所述隧道顶部钻孔声波测试探头的安装测试装置及方法，其特征在于：所述升降装置包括设于孔口盖板中部供推进杆上下运动的滑孔和设于孔口盖板内部与滑孔同轴且能自由转动的升降螺母，所述推进杆安装在滑孔内，且与升降螺母配合安装，通过拧动升降螺母能驱动推进杆上下运动，调整声波测试探头的安装高度。3.根据权利要求2所述隧道顶部钻孔声波测试探头的安装测试装置及方法，其特征在于：所述升降螺母为异形螺母，其一端设有能安装在孔口盖板内的环形凸台，另一端伸出孔口盖板外侧，形成便于将其拧动的夹持部。4.根据权利要求3所述隧道顶部钻孔声波测试探头的安装测试装置及方法，其特征在于：所述密封组件包括设有孔口盖板上与推进杆同轴的环形密封盖板，环形密封盖板内填充弹性密封材料。5.根据权利要求4所述隧道顶部钻孔声波测试探头的安装测试装置及方法，其特征在于：所述环形密封盖板为单侧开口倒扣的圆柱形筒，圆柱形筒的顶部设有供推进杆自由穿过的通孔，所述孔口盖板上设有螺栓固定支架，通过螺栓将环形密封盖板可拆卸的固定在孔口盖板上。6.根据权利要求5所述隧道顶部钻孔声波测试探头的安装测试装置及方法，其特征在于：所述推进杆由若干子推进杆首尾拼接组成，每个子推进杆上均设有刻度，通过...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈东方，王梦柯，徐鼎平，李邵军，马铭，王越，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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