繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應力測試裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應力測試裝置，繩索取芯鉆桿底端安裝有封隔器設置在鉆孔內，由鉆桿卡座將繩索取芯鉆桿固定在鉆孔口，所述繩索取芯鉆桿底端螺紋聯接變接頭，上封隔器聯接在變接頭上；鉆孔外的高壓入口接入高壓軟管，高壓軟管穿入特制鉆桿接頭內設置的管卡和卡環，通過特制鉆桿接頭和卡具，使得高壓軟管在繩索取芯鉆桿內部獲得懸掛支撐，在底部，鉆桿聯接變接頭，高壓軟管聯接變接頭后，細高壓軟管聯接到封隔器，粗高壓軟管與封隔器中心桿聯通并聯通壓裂段孔壁；高壓軟管在上端與地面高壓泵連接，高壓泵可分別向封隔器和封隔器內試驗段加壓，進行試驗并獲取試驗數據。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應力測試裝置
本技術屬于巖體力學試驗
，涉及水壓致裂法地應力測試技術，即通過繩索取芯鉆桿進行水壓致裂法地應力測試的技術，具體地說是涉及一種繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應力測試裝置。
技術介紹
地應力是引起隧道圍巖和支護變形破壞的根本作用力，在進行大型深隧道工程建設前，為了保證工程安全，對地應力狀態的研究是非常有必要的，特別是在高應力地區，隧道施工期間巖體開挖可引起一系列與地應力釋放相關的變形與在破壞現象，地應力測試則是進行隧道巖爆及其他災害預測預報的重要內容。水壓致裂法是國際巖石力學學會頒布的測定巖石應力推薦的主要量測方法，水壓致裂法是目前國際上能較好地直接進行深孔應力測量的先進方法，水壓致裂法被廣泛地應用于水利水電、交通、礦山等行業巖石工程以及地球動力學研究的各個領域。水壓致裂法地應力測試原理是利用一對可膨脹的橡膠封隔器，在預定的測試深度封隔一段鉆孔巖體，然后泵入液體對該段鉆孔施壓，直至巖石產生破裂，根據壓裂過程曲線的壓力特征值與壓裂縫方向，確定地應力量值、方向及其沿深度的變化規律。傳統水壓致裂法地應力測試技術可分為單回路法和雙回路法。其中，單回路法采用鉆桿為壓力通道，僅在底部進行壓力通道切換，對鉆孔孔壁巖石進行壓裂，要求鉆桿承受較高壓力。雙回路法采用二條管道，其一為高壓軟管，對密封鉆孔巖石區間的封隔膠囊加壓和監測；其二為鉆桿，對鉆孔區間巖石進行壓裂，從而獲得特征壓力并確定巖體應力矢量，雙回路法將高壓軟管固定在鉆桿外，以上兩種方法均需要把鉆桿作為高壓通道，需將鉆桿全部接頭螺紋密封，形成高壓通道，不適用于薄壁的鉆桿，否則，鉆桿易產生壓裂，且地應力設備和加壓管道，易受壓膨脹變形而滑脫。試驗前需對鉆桿接頭進行拆卸與密封，且鉆桿接頭拆卸困難，費時費力。一般而言，鉆機所用鉆桿鉆進，并以此鉆桿進行試驗，如需更換鉆桿，需較大費用。目前，地應力測試深度大于500米的深鉆孔，大多采用繩索取芯鉆桿進行造孔，鑒于繩索取芯鉆桿比較薄，用現有的水壓致裂法地應力測試均需要把鉆桿作為高壓通道，地應力試驗需要的高壓力下，對繩索取芯鉆桿施壓易產生壓裂，因鉆孔較深，每根3米鉆桿之間的接頭為螺紋聯接，鉆桿的螺紋聯接部位，因膨脹變形而易于滑脫，易造成鉆桿與地應力試驗設備丟失，這是深鉆孔中一般不能直接測試地應力的最大難題。
技術實現思路
本技術的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應力測試裝置，通過特制鉆桿接頭和卡具，提供高壓軟管在繩索取芯鉆桿內部懸掛支撐，并通過繩索取芯鉆桿底端聯接變接頭，使繩索取芯鉆桿內的兩根高壓軟管分別連接到封隔器和封隔器間試驗段，實現雙回路法加壓測試。本技術的另一個目的在于提供一種繩索取芯鉆孔雙回路水壓致裂法地應力測試方法，繩索取芯鉆桿底端安裝有封隔器并設置在鉆孔內，通過置入繩索取芯鉆桿內部的兩條高壓軟管與地面高壓泵連接，高壓泵分別向上下封隔器和封隔器間試驗段加壓，通過獲取試驗過程壓力變化并存儲、以及破裂縫的長度和方向記錄并記錄，從而獲得試驗結果O本技術解決其技術問題采用以下技術方案:一種繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應力測試裝置，主要是在繩索取芯鉆桿底端安裝有封隔器并設置在鉆孔內，試驗時由鉆桿卡座將繩索取芯鉆桿固定在鉆孔內，所述繩索取芯鉆桿底端螺紋聯接變接頭，上封隔器聯接在變接頭上；所述繩索取芯鉆桿之間用特制鉆桿接頭聯接，特制鉆桿接頭內設置有卡環和管卡;鉆孔外的高壓入口分別接入細高壓軟管、粗高壓軟管，細高壓軟管、粗高壓軟管分別接有壓力傳感器3，所述細高壓軟管、粗高壓軟管分別穿入鉆桿內設置的管卡，并放置在卡環上；所述鉆桿內的細高壓軟管、粗高壓軟管通過變接頭，細高壓軟管通過軟管和聯接至IJ封隔器，高壓軟管聯通上封隔器中心桿和封隔器間壓裂段。而且，所述封隔器封隔器中心桿兩端分別與上封隔器和下封隔器螺紋聯接，上封隔器和下封隔器分別為兩個可膨脹的橡膠封隔器，坐封于鉆孔孔壁上。而且，所述壓力傳感器接入數據采集儀，并接入接入計算機。所述細高壓軟管、粗高壓軟管上分別接有壓力表。所述細高壓軟管之間、粗高壓軟管之間均采用螺紋連接。本技術與現有技術相比還具有以下的主要優點:1、本技術采用繩索取芯鉆桿底端聯接有封隔器并設置在鉆孔內，繩索取芯鉆桿底端螺紋聯接變接頭，封隔器聯接在變接頭上，繩索取芯鉆桿只對地應力封隔器和高壓軟管管道起固定支撐作用，繩索取芯鉆桿不承受高壓力，避免繩索取芯鉆桿壁較薄受壓壓裂滑脫風險，保證了鉆具與試驗設備在高壓試驗中的安全。2、本技術明通過繩索取芯鉆桿內置雙回路水壓致裂法地應力測試裝置，適合測量深度大的鉆孔，兩根繩索取芯鉆桿之間有特制鉆桿接頭聯接，兩根高壓軟管分別被鉆桿特制接頭內的卡環管卡鎖緊，通過特制鉆桿接頭和卡具，提供高壓軟管在繩索取芯鉆桿內部的懸掛，繩索取芯鉆桿由于不受壓力，繩索取芯鉆桿壁較薄受壓膨脹變形而滑脫，避免造成鉆桿與地應力試驗設備丟失。3、本技術采用利用繩索取芯鉆桿對孔壁的保護，可以實現穿越欠穩定軟弱巖層鉆孔的地應力試驗，擴展了水壓致裂法地應力測試的適用范圍。4、本技術雙回路水壓致裂法地應力測試裝置采用繩索取芯鉆桿底端螺紋聯接變接頭，封隔器螺紋聯接在變接頭上，高壓軟管連接采用螺紋連接或快速接頭，高壓軟管與變接頭密封螺紋聯接，節省了鉆桿接頭拆卸與密封時間，操作簡單，測試周期短，可以縮短工時與試驗工期近20-40%。5、本技術采用繩索取芯鉆桿下部連接地應力設備，即繩索取芯鉆桿底端安裝有封隔器并設置在鉆孔內，鉆桿內的兩高壓軟管下端與變接頭螺紋聯接，并分別聯接到封隔器膠囊和封隔器間壓裂段，兩條高壓軟管上端與地面高壓泵連接，高壓泵可分別向封隔器和封隔器間試驗段加壓，從而使封隔器膨脹坐封于孔壁后，實現雙回路法加壓試驗。6、本技術由于采用一個測點連續進行多次加壓循環試驗，在這個過程中通過壓力傳感器將高壓軟管壓力信號反饋計算機系統并處理，可獲得壓裂參數從而計算地應力量值。解除孔口處高壓軟管壓力，封隔器解封，繼續聯接鉆桿和高壓軟管可繼續進行下一選定孔深的地應力量值測試。通過連接印模器、鉆桿和單根高壓軟管并放至孔內選定深度，通過印模器及其定向裝置記錄破裂縫的形態，可獲得應力方向。【附圖說明】圖1本技術繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應力測試裝置結構示意圖。計算機1、采集儀2、壓力傳感器3、壓力表4、管卡5、卡環6、繩索取芯鉆桿7、細高壓軟管8、粗高壓軟管9、變接頭10、連接軟管11、上封隔器12、壓裂段連接軟管13、下封隔器14、地應力鉆孔15、吊籃16、鉆機及卷揚17、蘑菇頭18、鉆桿卡座19、特制鉆桿接頭20、上封隔器中心桿21、高壓入口 22、封隔器23。【具體實施方式】下面結合附圖和實施例對本技術進一步說明。見圖1，本專利技術繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應力測試裝置，繩索取芯鉆桿7底端螺紋聯接變接頭10，上封隔器12螺紋聯接在變接頭10上，繩索取芯鉆桿7與特制鉆桿接頭20聯接，特制鉆桿接頭20內設置有卡環6和管卡5，繩索取芯鉆桿7底端安裝有封隔器B并放置在鉆孔15內，由鉆桿卡座19和蘑菇頭18將繩索取芯鉆桿7固定在鉆孔15 口。鉆孔15外的液壓泵從高壓入口 22接入細高本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應力測試裝置，其特征在于：繩索取芯鉆桿(7)底端安裝有封隔器(23)并設置在鉆孔(15)內，試驗時由鉆桿卡座(19)將繩索取芯鉆桿(7)固定在鉆孔(15)內，所述繩索取芯鉆桿(7)底端螺紋聯接變接頭(10)，上封隔器(12)聯接在變接頭(10)上；?所述繩索取芯鉆桿(7)之間用特制鉆桿接頭(20)聯接，特制鉆桿接頭(20)內設置有卡環(6)和管卡(5)；?鉆孔(15)外的高壓入口(22)分別接入細高壓軟管(8)、粗高壓軟管(9)，細高壓軟管(8)、粗高壓軟管(9)分別接有壓力傳感器(3)，所述細高壓軟管(8)、粗高壓軟管(9)分別穿入鉆桿(7)內設置的管卡(5)，并放置在卡環(6)上；?所述鉆桿(7)內的細高壓軟管(8)、粗高壓軟管(9)通過變接頭(10)，細高壓軟管(8)通過軟管(11)和(13)聯接到封隔器(23)，高壓軟管(9)聯通上封隔器中心桿(21)和封隔器(23)間壓裂段。

【技術特征摘要】
1.一種繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應力測試裝置，其特征在于:繩索取芯鉆桿(7)底端安裝有封隔器(23)并設置在鉆孔(15)內，試驗時由鉆桿卡座(19)將繩索取芯鉆桿(7)固定在鉆孔(15)內，所述繩索取芯鉆桿(7)底端螺紋聯接變接頭(10)，上封隔器(12)聯接在變接頭(10)上； 所述繩索取芯鉆桿(7)之間用特制鉆桿接頭(20)聯接，特制鉆桿接頭(20)內設置有卡環(6)和管卡(5)；鉆孔(15)外的高壓入口(22)分別接入細高壓軟管(8)、粗高壓軟管(9)，細高壓軟管(8)、粗高壓軟管(9)分別接有壓力傳感器(3)，所述細高壓軟管(8)、粗高壓軟管(9)分別穿入鉆桿(7)內設置的管卡(5)，并放置在卡環(6)上； 所述鉆桿(7)內的細高壓軟管(8)、粗高壓軟管(9)通過變接頭(10)，細高壓軟管(8)通過軟管(11)和(13)聯接到封隔器(23)，高...

【專利技術屬性】
技術研發人員：尹健民，鄔愛清，李會中，韓曉玉，周云，劉元坤，王家祥，劉承新，黃志鵬，譚朝爽，肖本職，吳相超，陳長生，李漢橋，李永松，汪洋，艾凱，周春華，
申請(專利權)人：長江水利委員會長江科學院，
類型：新型
國別省市：湖北;42