用于单孔法测隧道围岩松动圈厚度的测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了用于单孔法测隧道围岩松动圈厚度的测试装置，包括测试探杆，测试探杆一端连接有测试探头，测试探头外侧包裹有柔性水囊，柔性水囊与测试探杆连接；还包括数据采集分析仪，数据采集分析仪分别通过注水管和数据传输线连接柔性水囊与测试探头；注水管远离柔性水囊的一端设有注水口；测试时将装置放入待测围岩，并及时涂抹耦合剂，通过数据采集分析仪控制向柔性水囊内注水至与待测围岩紧密贴合，数据采集分析仪测试，记录待测围岩每一深度下的波速，根据测孔内波速随深度变化曲线确定围岩松动圈厚度；解决测试孔中因水分流失导致测试失效的难题，对隧道拱顶位置围岩松动圈的测试过程也得到极大改进，整个测试过程高效，测试结果可靠。测试结果可靠。测试结果可靠。

【技术实现步骤摘要】
用于单孔法测隧道围岩松动圈厚度的测试装置


[0001]本技术属于隧道围岩松动圈测试
，涉及用于单孔法测隧道围岩松动圈厚度的测试装置。

技术介绍

[0002]随着国家铁路的大量开发建设，随之而来的隧道工程也逐渐增多，隧道修建的过程中，松动圈支护理论对保障隧道施工过程中的安全起到至关重要的作用。隧道围岩松动圈是隧道进行开挖后，次生应力使得围岩发生变形和破坏，并在隧道周边一定深度范围内形成的破裂带，其主要力学特性表现为隧道围岩内应力的降低，物理特性表现为隧道围岩声波速度降低。
[0003]目前，对于隧道工程中围岩松动圈测试的方法主要有声波法、多点位移计法、地震波法、地质雷达法及钻孔摄像法等，其中声波测试法是现有技术中测试隧道围岩松动圈较为成熟的方法。声波法测试原理为：利用超声波在岩体中进行传播，其波速会因岩体中裂隙的发育、密度的降低、声阻抗的增大而降低；相反，如果岩体完整性较好、所受应力较大、密度也较大，则声波在岩体中的传播速度也较大。因此，对同一性质岩体而言，测得的声波波速高则围岩完整性好，波速较低说明围岩存在裂缝，围岩发生了破坏。根据声波测试仪器测出距围岩表面不同深度的岩体波速值，得到深度和波速曲线，然后再根据有关地质资料可推断出被测试隧道围岩的松动圈厚度。
[0004]采用声波法测试隧道围岩松动圈按测试方式不同可分为单孔测试法和双孔测试法两种。单孔测试法即发射探头与接收探头(单个或多个)在同一个测试孔中，通过测量隧道围岩不同深度下超声波经发射探头到接收探头的传播速度，根据波速曲线进行分析，进而确定隧道围岩松动圈的厚度。现有单孔法测试围岩松动圈过程中，一般采用清水作为耦合剂，测试时需保证测孔内清水时刻充满，然而由于测试地段围岩条件的不确定性，注入的清水可能会沿着围岩裂隙流失，一方面造成测试误差，更有甚者大量水分渗入围岩，对围岩的稳定造成不利影响，对隧道施工带来一定安全隐患。对于隧道拱顶位置围岩松动圈的测试，传统测试方法难度较大，由于重力的影响，注入测孔中的水分会沿测孔向下流出，现有的封堵手段很难达到较好的效果。因此，对于隧道拱顶位置围岩松动圈测试方法，还需进一步改进，以提高测试效率及测试精度。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供用于单孔法测隧道围岩松动圈厚度的测试装置，可有效解决测孔中因水分流失造成测试失败的问题，也解决了目前隧道拱顶位置测试难度较大的问题。
[0006]本技术所采用的技术方案是，用于单孔法测隧道围岩松动圈厚度的测试装置，包括测试探杆，测试探杆一端连接有测试探头，测试探头外侧包裹有柔性水囊，柔性水囊与测试探杆连接；
[0007]还包括数据采集分析仪，数据采集分析仪分别通过注水管和数据传输线连接柔性水囊与测试探头；注水管远离柔性水囊的一端设有注水口；测试时将装置放入待测围岩，并及时涂抹耦合剂，通过注水口向柔性水囊内注水，直至与待测围岩紧密贴合，启动数据采集分析仪进行测试，记录待测围岩每一深度下的波速，最后根据测孔内波速随深度变化曲线确定围岩松动圈厚度。
[0008]本技术的特点还在于：
[0009]其中测试探杆包括多节空心圆杆，多个所述空心圆杆同轴连接，注水管和数据传输线均穿过空心圆杆与柔性水囊和测试探头连接；
[0010]其中多节空心圆杆两两之间通过凹凸型螺纹紧密连接。
[0011]其中多个所述空心圆杆外侧涂有荧光层，且沿空心圆杆轴向设有刻度，便于在隧道光线不足环境中进行读数，提高测试效率；
[0012]其中测试探杆与柔性水囊的连接端为倒伞形支架，柔性水囊位于支架内；
[0013]其中支架包括多个纵向支撑杆，多个所述纵向支撑杆均匀呈倒伞形分布，绕多个所述纵向支撑杆设有多个均匀分布的环形支撑杆，纵向支撑杆与测试探杆的连接处安装弹簧引申计，用于支撑支架打开；
[0014]其中测试探头为一发一收或一发多收探头，本申请以一发一收探头为例，其包括发射探头和接收探头，测试时将一发一收探头放置在同一待测围岩内进行测试；
[0015]其中柔性水囊与测试探杆的连接端设置有注水管接口和探头连接线接口，所述注水管和数据传输线分别通过注水管接口和探头连接线接口连接柔性水囊和测试探头；
[0016]其中柔性水囊绕其外侧设置有多个压力感应器，多个所述压力感应器间隔10cm；可通过注水管向其内部注水，柔性水囊注水膨胀通过布置的压力感应器监测到与待测围岩岩壁紧密贴合时停止注水；
[0017]其中数据采集分析仪包括传输接口、水压表和分析处理系统，传输接口连接数据传输线，水压表连接压力感应器，用于观察柔性水囊与待测围岩的贴合程度，分析处理系统将待测围岩不同深度下测得的波速进行整理分析出图。
[0018]本技术的有益效果是：
[0019]本技术所述用于单孔法测隧道围岩松动圈厚度的测试装置，具有结构简单，操作简便，组装灵活，原材料易得，测试效率高等特点，有效解决了隧道拱顶位置围岩松动圈测试难度的大问题，经济效益及社会效益显著，在隧道围岩松动圈测试
有较大应用前景；
[0020]本技术所述用于单孔法测隧道围岩松动圈厚度的测试装置，无需时刻保证测孔内水分充满，仅需在柔性水囊内注水，通过柔性水囊外侧涂抹耦合剂达到与围岩较好的耦合效果，整个测试过程避免因大量水分渗入围岩对围岩造成损伤，一定程度上确保了隧道围岩的稳定性不受测试过程的影响；
[0021]本技术通过采用柔性水囊注水进而包裹测试探头，仅需一次注水便可实现围岩松动圈的连续测试，测试过程中测试段水分不会流失，有效解决了目前单孔法测试过程中因测孔水分流失、测试耦合效果不佳造成测试失败的难题；
[0022]本技术所采用的分节组装的测试探杆，可根据具体测试孔深进行拼接，操作便捷，适用性强，通过探杆上设置的涂有荧光粉的刻度线，可在隧道内光线不足条件下便于
测试人员确定具体探测深度，一定程度上保证测试结果的准确性，测试过程更加人性化。
附图说明
[0023]图1是本技术的用于单孔法测隧道围岩松动圈厚度的测试装置的隧道拱顶处测试示意图；
[0024]图2是本技术的用于单孔法测隧道围岩松动圈厚度的测试装置的柔性水囊示意图；
[0025]图3是本技术的用于单孔法测隧道围岩松动圈厚度的测试装置的测试探杆示意图；
[0026]图4是本技术的用于单孔法测隧道围岩松动圈厚度的测试装置的单节拼接探杆示意图；
[0027]图5是本技术的用于单孔法测隧道围岩松动圈厚度的测试装置的数据采集分析仪示意图。
[0028]图中，1.测试探头，11.发射探头，12.接收探头，2.柔性水囊，21.注水管接口，22.探头连接线接口，23.压力传感器，3.测试探杆，31.空心圆杆，32.支架，33.纵向支撑杆，34.环向支撑杆，35.弹簧引伸计，36.刻度，4.耦合剂，5.数据传输线，6.注水管，7.数据采集分析仪，71.传输接口，72.分析处理系统，73.水压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于单孔法测隧道围岩松动圈厚度的测试装置，其特征在于，包括测试探杆(3)，测试探杆(3)一端连接有测试探头(1)，测试探头(1)外侧包裹有柔性水囊(2)，柔性水囊(2)与测试探杆(3)连接；还包括数据采集分析仪(7)，数据采集分析仪(7)分别通过注水管(6)和数据传输线(5)连接柔性水囊(2)与测试探头(1)，注水管(6)远离柔性水囊(2)的一端设有注水口(8)。2.根据权利要求1所述的用于单孔法测隧道围岩松动圈厚度的测试装置，其特征在于，所述测试探杆(3)包括多节空心圆杆(31)，多个所述空心圆杆(31)同轴连接，注水管(6)和数据传输线(5)均穿过空心圆杆(31)与柔性水囊(2)和测试探头(1)连接。3.根据权利要求2所述的用于单孔法测隧道围岩松动圈厚度的测试装置，其特征在于，多节空心圆杆(31)两两之间通过凹凸型螺纹紧密连接。4.根据权利要求2所述的用于单孔法测隧道围岩松动圈厚度的测试装置，其特征在于，多个所述空心圆杆(31)外侧涂有荧光层，且沿空心圆杆(31)轴向设有刻度(36)。5.根据权利要求1所述的用于单孔法测隧道围岩松动圈厚度的测试装置，其特征在于，所述测试探杆(3)与柔性水囊(2)的连接端为倒伞形支架(32)，柔性水囊(2)位于支架(32)内。6.根据权利要求5所述的用于单孔法测隧道围岩松动圈厚度的测试装置，其特征在于，所述支架(32)包括多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新锦，燕波，彭磊，王文强，赵捷，刘竞怡，王永维，夏雨，
申请(专利权)人：陕西铁路工程职业技术学院，
类型：新型
国别省市：