岩体钻孔剪切弹模仪制造技术

一种岩体钻孔剪切弹模仪，主要由塞杆端口（1），套杆（2），上盘刀（3），橡胶套（4）和下盘刀（5）组成，其中：总体结构为长柱体。试验时在不同钻孔位置上进行不同正应力下的孔壁岩体剪切试验，并利用不同正应力下的岩体剪切破坏试验结构绘制破坏曲线，用以确定岩体抗剪轻度参数。本实用新型专利技术结构简单，造价低廉，易于使用，维护和修理简易。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及岩土工程领域，尤其是能够在岩土工程在建设中确定岩体抗剪强度和变形模量的工程设备。
技术介绍
在岩土工程建设中，原位试验是获得可靠的岩土体变形与强度参数的重要手段。但常规岩体现场剪切与变形试验会耗费大量的人力、物力，因此，试验数目有限，往往很难全面地评价岩土工程中岩体的工程力学特性。钻孔剪切试验的发展历史很短。1976年，美国Winland首先提出，随后众多的研究者对这一新的试验方法进行了很多研究。目前，作为确定土的抗剪强度方法已在美国得到的了广泛应用。1967年Handy和Fox研制的钻孔直剪试验装置，用两块圆弧状剪切板膨胀来施加正应力，用拉力或压力来施加剪应力。其缺点是在测定器的前端容易产生被动区，以及非对称导致应力分布极其复杂。参考Handy等人的装置，日本的T.森(1969)研制了土体剪切设备，同样也由于设备的非对称问题导致应力分布复杂，未能得到大力推广。1997年，日本九州电力株式会社的溝上和今林研制了钻孔内抗剪试验设备。其剪切板长30mm、宽25mm，并设有高为2mm、宽为Imm的三个剪切齿。研究发现，利用该设备得到的抗剪强度中，内摩擦角与三轴压缩试验结果基本相等，但内聚力偏大。以上几种设备，普遍存在的缺点是在钻孔中进行剪切试验时，剪切面积非常小，而且剪切深度也非常浅。另外，由于剪切板两侧没有剪切齿，在剪切过程中，剪切齿内的岩体还会受到较大的侧向牵拉作用，会对测试结果造成较大的影响。在钻孔弹模设备方面，国内外都有比较成熟的试验设备，国外常用的钻孔弹模设备主要有是圆柱状径向钻孔膨胀探测仪以及Goodman千斤顶式两种类型。加拿大Roctest公司研制的Probex-1型钻孔弹模仪以及美国GOODMAN JACK钻孔岩石弹模仪是这两种类型钻孔弹模仪的代表，在国内外工程中得到了广泛的应用。国内一些岩土试验设备公司也开发研制了相关的钻孔弹模设备，应用于工程中。但是这些设备仅仅在于利用钻孔进行岩体弹模的测试，功能单一，没有利用有限的工程勘探钻孔，深入挖掘岩体工程特性参数。因此，设计一种利用勘探钻孔进行不同深度与不同角度上的岩体剪切与变形试验，简单快捷地确定岩体的抗剪强度参数(内摩擦角与粘聚力)与变形参数(岩体变形模量)的工程设备是十分必要的。
技术实现思路
根据
技术介绍
所述，本技术的目的在于提供一种能方便快捷地在岩土工程建设中确定岩体抗剪强度和变形模量的岩体钻孔剪切弹模仪。为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案:一种岩体钻孔剪切弹模仪，主要由塞杆端口(1)，套杆(2)，上盘刀(3)，橡胶套(4)和下盘刀(5)组成，其特征在于:总体结构为长柱体，上盘刀(3)和下盘刀(5)之间设置施加正应力的橡胶囊(4)。所述的上盘刀(3)由上盘刀盖板(31)，活塞盘刀(32)，液压外壳(33)，中心柱(34),配合方柱(35)和大力弹簧(36)构成，四根配合方柱(35)固定上盘刀(3)在岩体钻孔剪切弹模仪上的位置，上盘刀盖板(31)固定在液压外壳(33)之上，保证四个活塞盘刀(32)能够自由伸出，并不被岩屑堵塞，另外固定在中心柱(34)上的大力弹簧(36)保证试验后四个活塞盘刀(32)顺利缩回。所述的下盘刀(5)由下盘刀盖板(51)，活塞盘刀(52)，下盘刀托架(53)，下盘刀底板(54),导向槽(55),液压外壳(56),中心柱(57),配合方柱(58)和大力弹簧(59)构成，四根配合方柱(58)用来固定下盘刀(5)在岩体钻孔剪切弹模仪上的位置；下盘刀盖板(51)固定在液压外壳(56)之上，保证四个活塞盘刀(52)能够自由伸出，并不被岩屑堵塞；下盘刀托架(53)与导向槽(55)配合，固定在下盘刀底板(54)之上，保证下盘刀在实施岩体剪切试验时不会发生过大变形；另外固定在中心柱(57)上的大力弹簧(59)能够保证试验后四个活塞盘刀(52)顺利缩回。所述的橡胶囊(4)的内部由钢筒进行支撑，并在其上设置有橡胶囊出油管孔(41)和配合方柱(42)。所述的钻孔剪切弹模仪上部，主要由固定支座(62)与固定钻杆夹片(61)互相配合，结合其他外部设备，如千斤顶等，为岩体钻孔剪切弹模仪的剪切试验施加剪切力。由于采用上述技术方案，本技术具有以下优点和有益效果:1、本技术可以在现场利用勘探钻孔进行不同深度与不同角度上的岩体剪切与变形试验，简单快捷地确定岩体的抗剪强度参数(内摩擦角与粘聚力)与变形参数(岩体变形模量)，为工程设计与决策提供重要支持，而且可以大大节省试验经费，具有良好的经济效益；2、本技术巧妙地将钻孔剪切设备与钻孔弹模设备结合起来，克服目前常用的岩体钻孔剪切设备中剪切板尺寸过小，并且可能产生边端效应等被动阻力使测试结果偏大的结果，并能够将钻孔弹模试验与钻孔剪切试验结合起来得到更可靠的反映岩体工程特性参数；3、本技术可以非常方便地利用岩体中的钻孔在不同深度不同方向上进行原位的剪切试验与岩体变形试验，得到不同方向上的岩体强度与变形参数，本技术的设备有利于广泛推广，具有很大的经济与社会经济价值。附图说明图1为本技术结构总体示意图；图2a为本技术上盘刀结构纵剖面示意图；图2b为本技术上盘刀结构横剖面示意图；图3a为本技术下盘刀结构纵剖面示意图；图3b为本技术下盘刀结构横剖面示意图；图4为本技术橡胶套钢衬管示意图；图5为本技术与钻杆装配示意图。具体实施方式由图1至图5示出，一种岩体钻孔剪切弹模仪，主要由塞杆端口 1，套杆2，上盘刀3，橡胶套4和下盘刀5组成，其中:总体结构为长柱体，上盘刀3和下盘刀5之间设置施加正应力的橡胶囊4。上盘刀3由上盘刀盖板31，活塞盘刀32，液压外壳33，中心柱34，配合方柱35和大力弹簧36构成，四根配合方柱35固定上盘刀3在岩体钻孔剪切弹模仪上的位置，上盘刀盖板31固定在液压外壳33之上，保证四个活塞盘刀32能够自由伸出，并不被岩屑堵塞，另外固定在中心柱34上的大力弹簧36保证试验后四个活塞盘刀32顺利缩回。下盘刀5由下盘刀盖板51，活塞盘刀52，下盘刀托架53，下盘刀底板(54)，导向槽55,液压外壳56,中心柱57,配合方柱58和大力弹簧59构成，四根配合方柱58用来固定下盘刀5在岩体钻孔剪切弹模仪上的位置；下盘刀盖板(51)固定在液压外壳56之上，保证四个活塞盘刀52能够自由伸出，并不被岩屑堵塞；下盘刀托架53与导向槽55配合，固定在下盘刀底板54之上，保证下盘刀在实施岩体剪切试验时不会发生过大变形；另外固定在中心柱57上的大力弹簧59能够保证试验后四个活塞盘刀52顺利缩回。橡胶囊4的内部由钢筒进行支撑，并在其上设置有橡胶囊出油管孔41和配合方柱42。钻孔剪切弹模仪上部，主要由固定支座62与固定钻杆夹片61互相配合，结合其他外部设备，如千斤顶等，为岩体钻孔剪切弹模仪的剪切试验施加剪切力。在进行钻孔弹模试验时，将岩体钻孔剪切弹模仪放置在岩体钻孔中的预定位置处，通过连接钻杆进行定位，然后通过两个盘刀之间的耐高压的橡胶套对孔壁岩体施加荷载，通过油压表确定施加荷载大小，通过安装在橡胶套进出口的流量计量测到的橡胶套中的进出油量，换算孔壁岩体位移，通过孔壁岩体在反复加、卸荷载以及与其对应的孔壁岩体变形来绘制应力应变曲线，确定岩体变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种岩体钻孔剪切弹模仪，主要由塞杆端口（1），套杆（2），上盘刀（3），橡胶套（4）和下盘刀（5）组成，其特征在于：总体结构为长柱体，上盘刀（3）和下盘刀（5）之间设置施加正应力的橡胶囊（4）。

【技术特征摘要】
1.一种岩体钻孔剪切弹模仪，主要由塞杆端口(1)，套杆(2)，上盘刀(3)，橡胶套(4)和下盘刀(5)组成，其特征在于:总体结构为长柱体，上盘刀(3)和下盘刀(5)之间设置施加正应力的橡胶囊(4)。2.根据权利要求1所述的岩体钻孔剪切弹模仪，其特征在于:所述的上盘刀(3)由上盘刀盖板(31)，活塞盘刀(32)，液压外壳(33)，中心柱(34)，配合方柱(35)和大力弹簧(36)构成，四根配合方柱(35)固定上盘刀(3)在岩体钻孔剪切弹模仪上的位置，上盘刀盖板(31)固定在液压外壳(33)之上，保证四个活塞盘刀(32)能够自由伸出，并不被岩屑堵塞，另外固定在中心柱(34)上的大力弹簧(36)保证试验后四个活塞盘刀(32)顺利缩回。3.根据权利要求1所述的岩体钻孔剪切弹模仪，其特征在于:所述的下盘刀(5)由下盘刀盖板(51)，活塞盘刀(52)，下盘刀托架(53)，下盘刀底板(54)，导向槽(...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪小刚，赵宇飞，贾志欣，王玉杰，段庆伟，孙平，林兴超，任爱武，刘立鹏，李新强，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：