液壓式圍巖特性曲線探頭的製作方法
2023-07-15 19:38:21 2
專利名稱:液壓式圍巖特性曲線探頭的製作方法
本實用新型屬於一種在巖石力學方面對軟巖進行測定圍巖特性曲線所專用的裝置。
圍巖特性曲線是反映卷道周邊徑向位移U與徑向支護反力P之間的關係曲線，亦稱P－U曲線。P－U曲線對圍巖的分類、圍巖參數的確定以及在指導卷道支護設計方面具有相當廣泛的使用價值。但是目前所使用的圍巖特性曲線主要來自於理論推導與假設，而理論推導的P－U曲線表達式涉及軟巖參數較多，因而實際上無法定量使用，而且與實際誤差較大。因此，利用一種專門的裝置在圍巖中直接測定出圍巖特性曲線，並使該曲線更為符合實際，是人們所盼望的。
基於上述情況，本實用新型的發明目的在於提供一種在圍巖的鑽孔中因不同的支護力下分別感受圍巖變形的探頭，從而作出該圍巖的圍巖特性曲線。
為了實現上述的目的，本實用新型提供了一種液壓式圍巖特性曲線探頭。由液壓加壓系統、位移及壓力量測系統組成的液壓式圍巖特性曲線探頭，其特徵在於該探頭包含筒體、橡膠囊、觸銷、位移傳感器、壓力傳感器及油管等部分組成。其中筒體外壁上套住橡膠囊並該橡膠囊的兩端加以密封，設置在筒體內的油管慣通於筒體與橡膠囊之間形成的液壓腔，壓力傳感器設置在與液壓腔慣通的油管上；筒體內設置位移傳感器，在橡膠囊與位移傳感器之間設置觸銷。本實用新型按照上述結構結合附圖做進一步的描述。
圖1為液壓式圍巖特性曲線探頭的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例所提供的一種液壓式圍巖特性曲線探頭。
按照附圖1所示，液壓式圍巖特性曲線探頭包含橡膠囊(1)、觸銷(2)、位移傳感器(3)、筒體(4)、油管(5)、壓力傳感器(6)、液壓控制閥(7)等部件組成。圓筒形的橡膠囊(1)套在筒體(4)的外壁上且該橡膠囊的兩端加以密封，使筒體外壁與橡膠囊內壁之間形成液壓腔。設置在筒體內的油管(5)與該液壓腔貫通，並在油管(5)上設置壓力傳感器(6)和液壓控制閥(7)。由於壓力傳感器感受液壓腔裡的壓力，而液壓控制閥控制液壓腔裡的壓力；因而壓力傳感器和液壓控制閥可不設在筒體內，而且壓力傳感器可以由普通的壓力表取代。為了測定橡膠囊在其徑向上的位移，在筒體內設置位移傳感器(3)，並且在橡膠囊與位移傳感器之間設有觸銷(2)。觸銷傳遞橡膠囊的徑向位移並與橡膠囊的位移同步，而位移傳感器感受觸銷的位移，因而位移傳感器能感受橡膠囊的徑向位移。為了測出探頭在一定的壓力下圍巖內壁徑向位移的平均值，在探頭內可設置多個觸銷和位移傳感器。
按照上述的液壓式圍巖特性曲線探頭，在使用時把該探頭設置在圍巖的鑽孔裡，配於孔外的油壓泵(8)通過油管對該探頭的液壓腔進行加壓。待加壓到一定值後探頭的橡膠囊與鑽孔的內壁緊密接觸，然後穩壓使橡膠囊以一定的支護力支護圍巖。當探頭的支護力與圍巖的壓力不平衡時，鑽孔表面因圍巖應力作用，將由擴張向收縮轉化，使鑽孔的收斂位移值增大。在鑽孔表面收斂位移逐漸增加的過程中，探頭的支護力將與圍巖的壓力平衡。這個平街點的壓力及位移值即是該軟巖的圍巖特性曲線上的一個點。然後再卸壓使位移再次發生明顯變化，經過能量的重新調整又會產生新的平衡點。這樣重複下去就可獲得圍巖特性曲線。上述的每個平衡點的壓力與位移值可在配以鑽孔外的二次儀表(9)上測讀，如從探頭內的壓力及位移傳感器上引出的電纜(10)與靜態電阻應變儀(9)相接。本實用新型所提供的液壓式圍巖特性曲線探頭按照上述的平衡原理所做出的圍巖特性曲線過程如下圖所示
圖中A、B、C、D等點為平衡點，連結該平衡點的L曲線即為圍巖特性曲線。
本實用新型所提供的液壓式圍巖特性曲線探頭，在軟巖的圍巖鑽孔中能客觀地反映某一圍巖巷道的徑向位移與徑向支護反力之間的關係，比理論推導而得的圍巖特性曲線更符合實際。該探頭的特點是觀測比較簡單，可以測讀多個平衡點的位移、壓力值，因而所作出的圍巖特性曲線更為準確。本實用新型可以反覆使用，因而在採礦、礦山、水電、鐵道、土建等工程領域凡涉及軟巖的圍巖特性曲線的測定具有廣泛的推廣使用意義。本實用新型還可以擴展應用於對巖體主動加壓試驗，根據觀測圍巖在加壓過程中的位移和壓力關係，可求出巖體的彈性模量。
本實用新型所提供的實施例之一如下按照附圖2所示，液壓式圍巖特性曲線探頭由螺蓋(11)、前錐套(12)、橡膠囊(13)、固定架(14)、位移傳感器(15)、觸銷(16)、筒體(17)、壓力傳感器(18)、後錐套(19)、油管(20)、螺套(21)、檔板(22)、連結套(23)、輸送管(24)等部件組成。橡膠囊套住筒體且該橡膠囊的兩端用錐套加以密封固定，壓力傳感器及油管貫通於橡膠囊與筒體外壁形成的液壓腔。螺蓋固定前錐套，螺套固定後錐套，螺蓋和檔板把筒體封閉起來。在筒體內利用固定架設置位移傳感器，在位移傳感器和橡膠囊中部的內壁之間設置觸銷，觸銷與橡膠囊的徑向位移同步，因而使位移傳感器直接感受橡膠囊的徑向位移。連接套(23)與螺套配合固定檔板，且該連結套連結探頭和探頭的輸送管(24)。本實施例所提供的探頭，其油管中的液壓控制閥設置在探頭外與油壓泵相配合。
權利要求
1.用於測定軟巖的圍巖特性的一種液壓式圍巖特性曲線探頭，其特徵在於該探頭包含筒體、橡膠囊、觸銷、位移傳感器、壓力傳感器及油管等部分組成；其中a、筒體外壁上套住橡膠囊，並橡膠囊的兩端加以密封；b、設置在筒體內的油管慣通於筒體與橡膠囊內壁形成的液壓腔；而壓力傳感器設置與液壓腔慣通的油管上；c、筒體內設置位移傳感器，在橡膠囊與位移傳感器之間設置觸銷。
專利摘要
本實用新型提供了測定軟巖的圍巖特性曲線所專用的一種液壓式圍巖特性曲線探頭。該探頭由液壓加壓系統、壓力及位移測量系統所組成。其特點是可在圍巖的鑽孔中測讀作圍巖特性曲線所需的多組數據，而且觀測比較簡單、使用方便。本實用新型可以重複使用，因而在採礦、土建等工程領域凡涉及軟巖的圍巖特性曲線的測定具有廣泛的推廣使用意義。本實用新型還可以擴展應用於對巖體主動加壓試驗，從而可求出巖體的彈性模量。
文檔編號E21B49/00GK87200554SQ87200554
公開日1987年10月14日 申請日期1987年1月17日
發明者陸家梁, 張樹祥, 鄭雨天, 朱華滿 申請人:東北內蒙古煤炭聯合公司長春煤炭科學研究所, 東北工學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan