隧道围岩高地应力快速检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种隧道围岩高地应力快速检测系统，包括：高压水泵、轻便三脚架、连接杆、快速连接适配器、封隔器、第一高压软管、第二高压软管、第一压力传感器、第二压力传感器以及数据采集器。钻架架设于钻孔处。连接杆的一端固定于钻架上，且连接杆的另一端伸入至钻孔内。快速连接适配器的一端与连接杆的另一端固定连接。封隔器与快速连接适配器的另一端固定连接。第一高压软管的一端与高压水泵的第一出水口相连通，且第一高压软管的另一端通过快速连接适配器与封隔器的进水端相连通。借此，本实用新型专利技术的隧道围岩高地应力快速检测系统，体积小重量轻，降低了测试费用，提高了测试作业的灵活性和测试效率，且提高了测试的精度和可靠性。和可靠性。和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
隧道围岩高地应力快速检测系统


[0001]本技术是关于岩体测试
，特别是关于一种隧道围岩高地应力快速检测系统。

技术介绍

[0002]Hubbert和Willis于1957年提出井孔液体压裂所产生的裂缝与岩体中所赋存的应力状态密切相关，并指出岩体压力并非处于静水压力状态。Kehle (1964)首次对封隔器隔离的实验段的井孔周边的应力分布进行了简单分析，并指出封隔器的影响使孔壁周边形成剪应力区。Fairhurst(1964)是第一位提出利用水压致裂技术来测量原地应力的科学家，并指出了水压致裂技术的诸多优点。Haimson和Fairhurst(1967)指出井壁上产生的裂缝与以下三个因素有关，
①
地壳应力，
②
水压致裂的液体压力与孔隙水压力之间的差应力；
③
岩体渗透的径向流量，这些理论分析奠定了经典水压致裂测试技术的理论基础。Haimson(1968)在其博士论文中对水压致裂原地应力测试技术从实验和理论两个方面进行了全面分析和完善。以上这些重要工作为将水压致裂原地应力测试技术应用于工程实践奠定了理论和实验基础。真正意义的应力测量工程实践是由Von Schonfeldt和Fairhurst(1970)领导的研究组在明尼苏达州的一个地下花岗岩岩体中展开的；随后，在Rangely油田也开展了类似的应力测量和研究工作(Haimson，1973；Raleigh，Healy和Bredehoeft，1976)。从此，水压致裂应力测量正式进入工程实践领域。1987年和2003年，国际岩石力学学会都把水压致裂原地应力测量方法作为一种主要的应力估算方法来推荐，也奠定了水压致裂原地应力测量技术作为应力测试方法的重要地位。
[0003]中国的地应力测量工作稍迟于国外，五十年代末，李四光和陈宗基教授分别指导的地质力学所和三峡岩基专题研究组开始的。1980年10月，由李方全教授领导的研究组在河北易县首次成功地进行了水压致裂法地应力测量 (李方全，1980)，随后中国地震局地壳应力研究所研制成功轻便型水压致裂测量设备(李方全，1981；丁健民，1990；安其美，1996；郭啟良，1999)。水压致裂测试技术开展在中国的各行各业得到广泛的应用推广。到目前为止，中国范围内使用的主要水压致裂测试方法均参考国际岩石力学学会所推荐的方法。
[0004]关于水压致裂原地应力测量的设备目前主要分为五大类：(1)重型缆线式水压致裂原地应力测量设备，以瑞士MESY
‑
SOLEXPERTS设备为代表；(2) 轻便缆线型水压致裂原地应力测量设备，主要以日本OYO公司制造和澳大利亚的CSIRO组织制造的浅孔测试设备为代表；(3)重型缆线式综合测试设备，以法国Cornet教授和美国Thiercelin教授制作的将水压致裂测试与其它物探录井设备结合到一起的新型水压致裂测试设备为代表；(4)深井子母孔高精度测试设备，以日本东北大学Ito教授制造的BABHY测试设备为代表；(5)可拆卸轻便型水压致裂测试设备，以在中国范围内广泛使用的钻杆式水压致裂原地应力测量设备为代表。所有的这些设备中，最小的设备直径为CSIRO组织制造的轻便型水压致裂原地应力测量设备，设备直径为Ф36mm，其次为Ito 教授制造的BABHY测试设备，测试钻孔直径为Ф48mm。
[0005]在国内广泛使用的测量系统由六个部分组成，压力流体控制系统、高压水泵、动力
系统、数据记录系统、跨接式封隔器和高压流体输送系统。这种测量系统又分为两类，一种是针对100m的浅孔，可以使用钻杆和耐高压软管分别向封隔器和压裂段供水实现压裂。另外一种设备是针对100m以上的深孔测量，利用一个转换阀将压力液体分别供给压裂段和封隔器。
[0006]通过前面的分析可知，目前国内地下空间内的高地应力检测依然采用常规钻探钻杆连接水压致裂原地地应力测试系统，需要钻机配合，设备重量重，测试速度慢，而且放置和连接过程繁琐，导致测试时间长，测试成本居高不下。因此，快速检测系统的研发，对于推动隧道围岩高地应力快速检测和促进原有水压致裂原地应力测量技术升级革新具有重要的技术意义和经济意义。
[0007]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0008]本技术的目的在于提供一种隧道围岩高地应力快速检测系统，体积小重量轻，降低了测试费用，提高了测试作业的灵活性和测试效率，且提高了测试的精度和可靠性。
[0009]为实现上述目的，本技术提供了一种隧道围岩高地应力快速检测系统，包括：高压水泵、钻架、连接杆、快速连接适配器、封隔器、第一高压软管、第二高压软管、第一压力传感器、第二压力传感器以及数据采集机构。钻架架设于钻孔处。连接杆的一端固定于钻架上，且连接杆的另一端伸入至钻孔内。快速连接适配器的一端与连接杆的另一端固定连接。封隔器与快速连接适配器的另一端固定连接。第一高压软管的一端与高压水泵的第一出水口相连通，且第一高压软管的另一端通过快速连接适配器与封隔器的进水端相连通。第二高压软管的一端与高压水泵的第二出水口相连通，且第二高压软管的另一端与连接杆的一端相连通。第一压力传感器设置于第一高压软管上。第二压力传感器设置于第二高压软管上。以及数据采集机构分别与第一压力传感器和第二压力传感器电性连接。其中，高压水泵通过第一高压软管向封隔器注入高压液体，且高压水泵通过第二高压软管向连接杆注入高压液体。其中，数据采集机构采集第一压力传感器和第二压力传感器的数据进行分析并得到特征压力参数。
[0010]在本技术的一实施方式中，第一高压软管和第二高压软管均为轻量型高强度的高压软管，第一高压软管和第二高压软管的两端均具有标准接头，且端部平面密封。
[0011]在本技术的一实施方式中，连接杆由多根子连接杆首尾相接组合而成，且每根子连接杆的长度为2米，重量为10公斤。
[0012]在本技术的一实施方式中，封隔器包括依次紧密相连的双回路安装杆连接头、上封隔器、带喷水孔的连接器、下封隔器和下堵头。
[0013]在本技术的一实施方式中，隧道围岩高地应力快速检测系统还包括电源，分别与三角架、高压水泵、第一压力传感器和第二压力传感器电性连接。
[0014]在本技术的一实施方式中，数据采集机构包括计算机和数据采集仪，分别与电源、高压水泵、第一压力传感器和第二压力传感器电性连接。
[0015]在本技术的一实施方式中，快速连接适配器由相互连通的上适配器和下适配器组成，上适配器具有第一进水孔和第二进水孔，第一进水孔用以与第一高压软管相连接，第二进水孔用以与连接杆相连接，且下适配器具有出水孔，出水孔用以与封隔器相连接。
[0016]与现有技术相比，根据本技术的隧道围岩高地应力快速检测系统，体积小重量轻，降低了测试费用，提高了测试作业的灵活性和测试效率，且提高了测试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道围岩高地应力快速检测系统，其特征在于，包括：高压水泵；轻便三脚架，架设于钻孔处；连接杆，所述连接杆的一端固定于钻架上，且所述连接杆的另一端伸入至钻孔内；快速连接适配器，所述快速连接适配器的一端与所述连接杆的另一端固定连接；封隔器，与所述快速连接适配器的另一端固定连接；第一高压软管，所述第一高压软管的一端与所述高压水泵的第一出水口相连通，且所述第一高压软管的另一端通过所述快速连接适配器与所述封隔器的进水端相连通；第二高压软管，所述第二高压软管的一端与所述高压水泵的第二出水口相连通，且所述第二高压软管的另一端与所述连接杆的所述一端相连通；第一压力传感器，设置于所述第一高压软管上；第二压力传感器，设置于所述第二高压软管上；以及数据采集机构，分别与所述第一压力传感器和所述第二压力传感器电性连接；其中，所述高压水泵通过所述第一高压软管向所述封隔器注入高压液体，且所述高压水泵通过所述第二高压软管向所述连接杆注入高压液体；其中，所述数据采集机构采集所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的数据进行分析并得到特征压力参数；其中，所述快速连接适配器由...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯善剑，郑仕跃，周靖尧，李斌，王成虎，高桂云，周昊，
申请(专利权)人：中海建筑有限公司，
类型：新型
国别省市：