本发明专利技术提供了一种便携手持式岩石力学参数测试仪器及方法，涉及岩石力学参数测试技术领域，本发明专利技术提供的便携手持式岩石力学参数测试仪器包括外壳、动力源、数据采集控制器和钻头机构；动力源和数据采集控制器安装于外壳内，钻头机构用于对原位的目标岩石进行钻进；动力源通过至少部分数据采集控制器与钻头机构连接，动力源用于带动钻头机构相对于外壳转动以及沿外壳的轴向相对于外壳移动；数据采集控制器与动力源电连接，数据采集控制器用于获取钻头机构的钻进数据并控制动力源的驱动状态，以使钻头机构以恒速或恒压状态钻进。上述测试装置可进行现场的原位测试，无需制作标准试样，保证测试结果准确性，试验过程更简便、易操作。操作。操作。
【技术实现步骤摘要】
一种便携手持式岩石力学参数测试仪器及方法
[0001]本专利技术涉及岩石力学参数测试
，尤其是涉及一种便携手持式岩石力学参数测试仪器及方法。
技术介绍
[0002]岩体力学，是力学的一个分支。研究目的在于解决采矿工程、水利、土木工程等领域中的岩石工程问题。现有的岩石力学参数测试方法有直接法和间接法，相关的测试装置有单轴压缩测试仪、双轴压缩测试仪、点载荷仪、回弹仪等。
[0003]直接测量岩石强度是业界公认的测试方法，测试时须采用标准试样、标准设备与流程。间接法测量岩石强度也经常被工程人员所使用，常用的仪器有点荷载仪和回弹仪，其特点是，测试时对试样要求不高，采用标准设备与流程，且重量小能在现场使用。
[0004]现有的测试装置中，直接测量法中，试样制备复杂，从采样到试验周期长，不适用于在现场使用；间接测量法的点荷载测试中，岩样不标准的情况下数据离散性大，且无法原位测量，回弹硬度测试无法对岩屑进行测试。
[0005]现有技术中的一种岩石强度测试装置，其端部设有用于容纳试样的样杯，通过钻进法测试岩石强度，因此其仍需制作适合仪器大小的试样来满足试验需要，且试样尺寸大小在极大程度上影响测试效果，相较于对岩体进行原位测试，结果偏差很大。
[0006]因此，如何提供一种能够在原位进行测试的便携手持式岩石力学参数测试仪器及方法是本领域技术人员需解决的技术问题之一。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于提供一种岩石力学参数测试装置及方法，可根据实际需要选择合适的模式进行现场的原位测试，无需制作标准试样，保证测试结果准确性，试验过程更简便、易操作。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种便携手持式岩石力学参数测试仪器，包括外壳、动力源、数据采集控制器和钻头机构；所述动力源和所述数据采集控制器安装于所述外壳内，所述钻头机构用于对原位的目标岩石进行钻进；所述动力源通过至少部分所述数据采集控制器与所述钻头机构连接，所述动力源用于带动所述钻头机构相对于所述外壳转动以及沿所述外壳的轴向相对于所述外壳移动；所述数据采集控制器与所述动力源电连接，所述数据采集控制器用于获取所述钻头机构的钻进数据并控制所述动力源的驱动状态，以使所述钻头机构以恒速或恒压状态钻进。
[0009]进一步地，所述钻头机构以恒速钻进时，所述数据采集控制器所采集到的钻进数据至少包括用于计算岩石力学参数的钻进推力、钻进扭矩、钻进速度和转动速度；
所述钻头机构以恒压钻进时，所述数据采集控制器所采集到的钻进数据至少包括用于计算岩石力学参数的钻进推力、钻进扭矩、钻进速度和转动速度。
[0010]进一步地，所述动力源包括推进机构和转动机构；所述转动机构沿所述外壳的轴向方向与所述外壳滑动配合，所述转动机构的动力输出端通过至少部分所述数据采集控制器与所述钻头机构连接，以带动所述钻头机构相对于所述外壳转动；所述推进机构的动力输出端与所述转动机构连接，以带动所述转动机构和所述钻头机构沿所述外壳的轴向相对于所述外壳移动。
[0011]进一步地，所述钻头机构包括钻头组件,所述钻头组件通过第一转轴与至少部分所述数据采集控制器间传递扭矩。
[0012]进一步地，所述钻头组件与所述第一转轴固定连接；或者所述钻头组件沿所述第一转轴的轴向与所述第一转轴滑动配合;所述钻头机构还包括保压组件，所述保压组件设于所述钻头组件与所述第一转轴之间，所述保压组件用于配合所述动力源保证所述钻头机构以恒压模式钻进。
[0013]进一步地，所述钻头组件与所述第一转轴固定连接时，所述推进机构包括第一电机、第一锥齿轮、第二锥齿轮和丝杆；所述第一电机固装于所述外壳内；所述第一锥齿轮与所述第一电机的动力输出端连接；所述第二锥齿轮围绕所述外壳的轴向与所述外壳转动配合，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合；所述丝杆的一端沿所述外壳的轴向与所述外壳滑动配合，另一端穿过所述第二锥齿轮与所述转动机构固接，所述丝杆与所述第二锥齿轮螺纹配合。
[0014]进一步地，所述保压组件包括挡板和弹性件，所述挡板套装于所述第一转轴上，所述弹性件套设于所述第一转轴的外部，且所述弹性件的两端分别与所述钻头组件和所述挡板相抵。
[0015]进一步地，所述钻头组件包括钻杆和夹头，所述夹头通过所述第一转轴与至少部分所述数据采集控制器间传递扭矩，所述钻杆与所述夹头可拆卸连接。
[0016]第二方面，本专利技术还提供一种原位岩石力学参数测试方法，采用上述方案所述的便携手持式岩石力学参数测试仪器，包括：将所述钻头机构伸出所述外壳的端部与待测岩石接触贴合，打开装置开关；钻进过程中，钻头机构与待测岩石保持接触贴合，并以恒速或恒压状态持续钻进至钻头机构中的钻杆完全没入待测岩石；钻进过程中，所述数据采集控制器采集并记录所述钻头机构钻进时的钻进数据并由显示器显示；钻进完成后，拆卸所述钻头机构上的钻杆，采集钻杆磨损数据。
[0017]本专利技术提供的便携手持式岩石力学参数测试仪器能够以恒速或恒压状态进行现场的原位测试。
[0018]恒速状态：手持外壳，保持外壳固定不动，动力源带动钻头机构沿外壳的轴向相对于外壳恒速移动，同时带动钻头机构相对于外壳转动，实现钻头机构的恒速钻进。钻进过程中，钻头机构伸出外壳的端部与岩石保持接触贴合，持续钻进一定距离，与此同时，数据采集控制器采集并记录钻头机构的钻进数据，根据上述数据可获得岩石的力学参数。
[0019]恒压状态：手持外壳，保持外壳固定不动，动力源带动钻头机构沿外壳的轴向相对于外壳移动，同时带动钻头机构相对于外壳转动，实现钻头机构的钻进。钻进过程中，钻头机构伸出外壳的端部与岩石保持接触贴合，持续恒压钻进一定距离，与此同时，数据采集控制器采集并记录钻头机构的钻进数据，根据上述数据可获得岩石的力学参数。
[0020]在上述钻进过程中，也可以通过数据采集控制器获取钻头机构的钻进数据并控制动力源的驱动状态，以保证钻头机构以恒速或恒压状态钻进。
[0021]相对于现有技术来说，本专利技术第一方面提供的便携手持式岩石力学参数测试仪器能够以恒速或恒压模式钻进，无需制作标准试样，从根本上解决了试样尺寸对测试结果的影响，保证测试结果准确、可靠，且试验过程更简便、易操作。
[0022]相对于现有技术来说，本专利技术第二方面提供的原位岩石力学参数测试方法可实现现场原位测试，测试过程中可对钻进数据进行采集并显示、保存，钻进完成后，可拆卸钻头机构上的钻杆，采集钻杆磨损数据，配合上述钻进数据共同对岩石的力学参数进行计算，测试结果不受所制备试样的影响，测试结果更加可靠，测试步骤更加简单。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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的附图。
[0024]图1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种便携手持式岩石力学参数测试仪器，其特征在于，包括外壳（1）、动力源、数据采集控制器（2）和钻头机构（3）；所述动力源和所述数据采集控制器（2）安装于所述外壳（1）内，所述钻头机构（3）用于对原位的目标岩石进行钻进；所述动力源通过至少部分所述数据采集控制器（2）与所述钻头机构（3）连接，所述动力源用于带动所述钻头机构（3）相对于所述外壳（1）转动以及沿所述外壳（1）的轴向相对于所述外壳（1）移动；所述数据采集控制器（2）与所述动力源电连接，所述数据采集控制器（2）用于获取所述钻头机构（3）的钻进数据并控制所述动力源的驱动状态，以使所述钻头机构（3）以恒速或恒压状态钻进。2.根据权利要求1所述的便携手持式岩石力学参数测试仪器，其特征在于，所述钻头机构（3）以恒速钻进时，所述数据采集控制器（2）所采集到的钻进数据至少包括用于计算岩石力学参数的钻进推力、钻进扭矩、钻进速度和转动速度；所述钻头机构（3）以恒压钻进时，所述数据采集控制器（2）所采集到的钻进数据至少包括用于计算岩石力学参数的钻进推力、钻进扭矩、钻进速度和转动速度。3.根据权利要求1所述的便携手持式岩石力学参数测试仪器，其特征在于，所述动力源包括推进机构（4）和转动机构（5）；所述转动机构（5）沿所述外壳（1）的轴向方向与所述外壳（1）滑动配合，所述转动机构（5）的动力输出端通过至少部分所述数据采集控制器（2）与所述钻头机构（3）连接，以带动所述钻头机构（3）相对于所述外壳（1）转动；所述推进机构（4）的动力输出端与所述转动机构（5）连接，以带动所述转动机构（5）沿所述外壳（1）的轴向相对于所述外壳（1）移动。4.根据权利要求3所述的便携手持式岩石力学参数测试仪器，其特征在于，所述钻头机构（3）包括钻头组件（31）,所述钻头组件（31）通过第一转轴（6）与至少部分所述数据采集控制器（2）间传递扭矩。5.根据权利要求4所述的便携手持式岩石力学参数测试仪器，其特征在于，所述钻头组件（31）与所述第一转轴（6）固定连接；或者所述钻头组件（31）沿所述第一转轴（6）的轴向与所述第一转轴（6）滑动配合;所述钻头机构（3）还包括保压组件（33），所述保压组件（33）设于所述钻头...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨小聪，黄丹，王想，李玉选，
申请(专利权)人：矿冶科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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