【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩体应力测量，具体涉及一种岩体应力测量传感器的安装方法。
技术介绍
1、应力是引起地下岩体发生变形和破坏的重要力源，掌握地下岩体应力(包括原始地应力和开挖引起的围岩采动应力)的分布规律是进行岩体工程设计和施工的重要科学依据。因此，科学准确地测量岩体应力大小是岩体工程中一项极其重要的工作。目前，针对初始地应力和采动应力有不同的测量方法，传感器测量是一种直观的应力测量方法，具有结果准确、测量成本低和操作方便快捷等特点，在采动应力参数测量中应用非常广泛。
2、传感器测量法通常是将应力传感器安装于岩体中预凿的钻孔中进行灌浆封堵，继而监测传感器位置处岩体的应力。传统钻孔应力计主要是测量岩体工程中测点垂直方向的应力，应用范围存在一定局限性。随着传感器材料和设备制造技术的发展，融合三个感应单元为一体的三维应力传感器应运而生，可以直接测量岩体工程围岩中近场和远场测点的三向应力大小。然而，三维应力传感器在安装过程中面临一定的困难，主要表现为被放置于钻孔中的三维应力传感器属于“黑箱”问题，安装过程中难以精准固定各感应单元的设计方位，且受后续注浆过程的扰动影响且传统灌浆方式难以实现三维地应力传感器与钻孔围岩的充分耦合，以致测量结果与实际结果存在较大偏差。因此，亟需专利技术一种新的岩体应力传感器的安装方法，实现传感器的快速可靠安装以及与钻孔围岩的充分耦合。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种岩体应力测量传感器的安装方法，所需装备较少，成本低廉，实现了应力测量传感器在岩
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种岩体应力测量传感器的安装方法，包括步骤：
3、s1：施工监测钻孔并清孔
4、基于巷硐工程利用风动凿岩机或凿岩台车在应力监测区域岩体中钻凿一近水平的下向监测钻孔至测点位置，钻孔施工完成后采用压风管进行清孔，清除监测钻孔内钻屑和涌水；
5、s2：组装应力传感器、导向管和封堵装置
6、将应力传感器、封堵装置和若干导向管通过螺纹连接方式相连并置于监测钻孔内，应力传感器电缆线从导向管和封堵装置内部引出至管外，封堵器置于靠近钻孔孔口的最后两节导向管之间，封堵器中的注浆管通过螺接方式接长同样引出到导向管管外；多节导向管通过螺纹连接能够实现接长以适应不同监测钻孔深度，各螺纹接触部位需要焊接以防安装时出现松动，之后在钻孔孔外的导向管尾部表面采用记号笔标出传感器的监测方位；
7、s3：安装气动灌浆系统
8、将气动灌浆泵、抽浆管、搅拌桶、压风软管、注浆软管、压力计组装构成气动灌浆系统并与注浆管和巷硐工程中的压风钢管连接，利用树脂锚固剂进行监测钻孔孔口封堵以防注浆时冲孔；
9、s4：制备灌浆液并进行气动灌浆
10、基于监测钻孔体积，在搅拌桶中按照配比将粉状灌浆料加水搅拌制备一定量的流动性较好的浆体，启动气动灌浆系统并打开注浆管尾部控制阀对监测钻孔进行灌浆，直至气动灌浆泵压力剧增且浆液不再消耗为止，关闭注浆管尾部控制阀；
11、s5：应力数据监测与采集
12、灌浆完成后，设置标志牌并立即记录应力传感器初始读数，之后采用采集器定期采集应力传感器监测数据；当浆体与围岩充分凝固达到长期强度数据趋于稳定时，停止数据采集；
13、作为优选的技术方案，所述步骤s1中的监测钻孔孔径为40～90mm，深度1.5～20.0m，下向角度2～5°。
14、作为优选的技术方案，所述步骤s2中的导向管为金属材质，每节长度1.0～1.5m，内径38～88mm，壁厚2～5mm，两头分别开有内外螺纹，节与节通过螺纹方式连接接长。
15、作为优选的技术方案，所述步骤s2中的封堵装置为圆筒形，长度0.3～1.0m，直径40～90mm，所述封堵装置包括金属管、金属圆环盘、胶囊、喷嘴、腔体，所述封堵装置为两头分别开有内外螺纹可与导向管等径螺纹连接的金属管，金属管外表面为胶囊,胶囊通过厚5～10mm、直径40～90mm的金属圆环盘与金属管两端连接构成腔体,头部金属圆环盘上设置有3～5个直径5～25mm的料浆喷嘴，腔体与金属管内的直径为15～25mm的钢制注浆管连通，注浆管可以通过螺纹连接方式多节接长，每节长度0.5～1.5m；气动灌浆系统输送的高压浆液经注浆管流入腔体使胶囊迅速膨胀封堵监测钻孔并且浆液经喷嘴射出直至填满被封堵装置封闭的监测钻孔，达到高保压下浆液与钻孔围岩及应力传感器充分耦合的目的。
16、作为优选的技术方案，所述步骤s3中的气动灌浆系统以压缩空气作为动力，包括气动灌浆泵、抽浆管、搅拌桶、压风软管、注浆软管、压力计，工作时压缩空气经压风软管输送到气动灌浆泵使其工作，泵压作用下搅拌桶中的浆体被抽浆管抽吸并经注浆软管、注浆管和封堵装置注入到监测钻孔中。
17、作为优选的技术方案，所述气动灌浆泵流量10～30m3/h，最大注浆压力不低于10mpa。
18、作为优选的技术方案，所述步骤s4中的灌浆料为一种含有早凝早强剂、胶固材料和超细粒沙的粉状混合干料。
19、作为进一步的改进，灌浆料凝固后2小时强度不低于30mpa，长期强度不低于70mpa。
20、作为优选的技术方案，所述步骤s1和s5中的应力传感器为圆柱状金属构件，具有防水功能，可监测岩体中三向应力中的任一向或三向状态，量程不低于60mpa，测量精度0.01mpa。
21、本专利技术的有益效果：
22、(1)导向管的运用确保了传感器安装后监测方位的精准定向，避免了安装过程中的“黑箱”问题，且导向管自身接长可匹配不同深度的监测钻孔，适应性较强；
23、(2)电缆线从导向管和封堵装置内部引出，使灌浆过程中电缆线不会发生损坏；封堵装置和注浆管布置方式的运用促使了导向管存在后灌浆的顺利实现，且通过高效封堵监测钻孔来确保较高的注浆压力，能够实现高保压灌浆下应力传感器与钻孔围岩的充分耦合。
24、(3)灌浆料颗粒较细，流动性良好，灌浆过程中不产生泌水和离析，同比传统水泥浆等灌浆材料具有凝固时间短、耦合效果好以及早凝终凝强度高等优点。
25、由于采用了上述技术方案，本专利技术提供了一种岩体应力测量传感器的安装方法；首先，在待测应力区域施工一微倾斜下向监测钻孔至测点位置并采用压风管进行清孔；其次，组装应力传感器、导向管和封堵装置；再次，安装气动灌浆系统；然后，制备灌浆液并进行气动灌浆；最后，定期监测应力传感器数据直至数据趋于稳定方可停止采集；本专利技术的安装方法所需装备较少，成本低廉，实现了应力测量传感器在岩体中的快速可靠安装。
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1.一种岩体应力测量传感器的安装方法，其特征在于，包括步骤：
2.如权利要求1所述的岩体应力测量传感器的安装方法，其特征在于：所述步骤S1中的监测钻孔孔径为40～90mm，深度1.5～20.0m，下向角度2～5°。
3.如权利要求1所述的岩体应力测量传感器的安装方法，其特征在于：所述步骤S2中的导向管为金属材质，每节长度1.0～1.5m，内径38～88mm，壁厚2～5mm，两头分别开有内外螺纹，节与节通过螺纹方式连接接长。
4.如权利要求1所述的岩体应力测量传感器的安装方法，其特征在于：所述步骤S2中的封堵装置为圆筒形，长度0.3～1.0m，直径40～90mm，所述封堵装置包括金属管、金属圆环盘、胶囊、喷嘴、腔体，所述封堵装置为两头分别开有内外螺纹可与导向管等径螺纹连接的金属管，金属管外表面为胶囊,胶囊通过厚5～10mm、直径40～90mm的金属圆环盘与金属管两端连接构成腔体,头部金属圆环盘上设置有3～5个直径5～25mm的料浆喷嘴，腔体与金属管内的直径为15～25mm的钢制注浆管连通，注浆管可以通过螺纹连接方式多节接长，每节长度0.5～1.5
5.如权利要求1所述的岩体应力测量传感器的安装方法，其特征在于：所述步骤S3中的气动灌浆系统以压缩空气作为动力，包括气动灌浆泵、抽浆管、搅拌桶、压风软管、注浆软管、压力计。
6.如权利要求5所述的岩体应力测量传感器的安装方法，其特征在于：所述气动灌浆泵流量10～30m3/h，最大注浆压力不低于10MPa。
7.如权利要求1所述的岩体应力测量传感器的安装方法，其特征在于：所述步骤S4中的灌浆料为一种含有早凝早强剂、胶固材料和超细粒沙的粉状混合干料。
8.如权利要求7所述的岩体应力测量传感器的安装方法，其特征在于：所述灌浆料凝固后2小时强度不低于30MPa，长期强度不低于70MPa。
9.如权利要求1所述的岩体应力测量传感器的安装方法，其特征在于：所述步骤S1和S5中的应力传感器为圆柱状金属构件，具有防水功能，可监测岩体中三向应力中的任一向或三向状态，量程不低于60MPa，测量精度0.01MPa。
...【技术特征摘要】
1.一种岩体应力测量传感器的安装方法，其特征在于，包括步骤：
2.如权利要求1所述的岩体应力测量传感器的安装方法，其特征在于：所述步骤s1中的监测钻孔孔径为40～90mm，深度1.5～20.0m，下向角度2～5°。
3.如权利要求1所述的岩体应力测量传感器的安装方法，其特征在于：所述步骤s2中的导向管为金属材质，每节长度1.0～1.5m，内径38～88mm，壁厚2～5mm，两头分别开有内外螺纹，节与节通过螺纹方式连接接长。
4.如权利要求1所述的岩体应力测量传感器的安装方法，其特征在于：所述步骤s2中的封堵装置为圆筒形，长度0.3～1.0m，直径40～90mm，所述封堵装置包括金属管、金属圆环盘、胶囊、喷嘴、腔体，所述封堵装置为两头分别开有内外螺纹可与导向管等径螺纹连接的金属管，金属管外表面为胶囊,胶囊通过厚5～10mm、直径40～90mm的金属圆环盘与金属管两端连接构成腔体,头部金属圆环盘上设置有3～5个直径5～25mm的料浆喷嘴，腔体与金属管内的直径为15～25mm的钢制注浆管连通，注浆管可以通过螺纹连接方式多节接长，每节长度0.5～1.5m；气动灌浆系统输送的...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴浩，李树建，张斌，王万禄，刘映辉，张吉雄，马丹，周帆，李樯，戴兵，陈英，凡奥奇，
申请(专利权)人：云南磷化集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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