原岩应力水平测量装置及测量方法与流程

本发明涉及岩土力学测量，具体为一种原岩应力水平测量装置及测量方法。

背景技术：

1、测量原岩应力水平状态是预防岩爆、洞室选址、进行科学施工、支护设计的根本前提，若未准确掌握工程区域的原岩应力水平条件即盲目施工，将导致施工进度延误、工程质量隐患，甚至诱发围岩失稳等安全事故，造成重大经济损失。因此在施工与设计过程中必须对原岩应力水平进行定量评估。

2、相关技术中，获取岩体应力水平的方法主要分为两类：一类是通过现场钻取岩芯，将其送至实验室进行应力恢复或应力解除试验，从而间接推测原岩应力水平。该方法操作流程复杂、成本较高，且属于非原位测试，岩芯在取样、运输与制备过程中易受扰动，导致实验结果与实际地应力之间存在显著偏差。另一类方法则依赖于现场局部测试手段，如钻孔崩落法、水压致裂法等，虽具有测试周期短、样品处理简便的优点，但其整体精度有限，对岩体完整性依赖较高。难以全面反映工程尺度下的原岩应力水平分布特征。

技术实现思路

1、本发明提供一种原岩应力水平测量装置及测量方法，用以解决现有技术中测量难度较高，测量精度受限的缺陷。

2、本发明提供一种原岩应力水平测量装置，包括：主体框架、接触板、膨胀组件和伸缩检测件；主体框架内部形成有容置腔室；接触板，通过弹性连接件与所述主体框架连接，并均匀间隔布置于所述主体框架的外周；所述膨胀组件设于所述容置腔室内，所述膨胀组件用于驱动每一所述接触板同时朝向远离所述主体框架的方向移动；所述伸缩检测件设于相对的两个所述接触板之间，以用于感测相对的所述接触板的相对位移量。

3、根据本发明提供的原岩应力水平测量装置，所述主体框架包括多个支撑柱以及设于所述支撑柱两端的固定盘，所述固定盘与所述支撑柱固定连接，并在两端的所述固定盘之间形成所述容置腔室。

4、根据本发明提供的原岩应力水平测量装置，所述弹性连接件包括复位弹簧，所述复位弹簧的一端与所述接触板连接，所述复位弹簧的另一端与所述固定盘接触。

5、根据本发明提供的原岩应力水平测量装置，所述膨胀组件包括柔性囊和介质充放组件，所述柔性囊设于所述容置腔室内，并与所述介质充放组件连通，所述介质充放组件配置为向所述柔性囊内填充介质以对所述接触板施加作用力，使得所述接触板朝向远离所述主体框架的方向移动。

6、根据本发明提供的原岩应力水平测量装置，所述介质充放组件包括介质输送管和驱动泵，所述驱动泵的输出端与所述介质输送管相连，以驱动填充介质输入至所述柔性囊内。

7、根据本发明提供的原岩应力水平测量装置，还包括保护盒，所述保护盒设于所述容置腔室，并与所述主体框架连接；其中，所述保护盒内设有防护槽，所述伸缩检测件设于所述防护槽内。

8、根据本发明提供的原岩应力水平测量装置，所述伸缩检测件包括柱状的主体部，所述主体部的两端均设有伸缩端，两个所述伸缩端由所述保护盒内伸出，并与各自一侧的所述接触板连接。优选的实施例中，在接触板的侧壁上开设有焊接孔，伸缩端通过焊接孔与接触板连接。

9、根据本发明提供的原岩应力水平测量装置，所述主体框架的一端设有空心的递杆，所述递杆与所述主体框架固定连接。

10、根据本发明提供的原岩应力水平测量装置，还包括有显示器，所述显示器与所述伸缩检测件电连接，以用于显示测得的数据。

11、本发明还提供一种基于所述的原岩应力水平测量装置的测量方法，包括以下步骤：

12、步骤s10、使用递杆将测量装置送至预设钻孔内的待测深度。

13、步骤s20、启动所述膨胀组件膨胀，以对接触板施加作用力，使得所述接触板朝向远离所述主体框架的方向移动；

14、步骤s30：移动的同时，所述伸缩检测件获取位移量；

15、步骤s40：基于下述公式计算得到原岩应力水平：

16、；

17、式中，δ为岩壁径向位移量；σ为应力水平；为与岩体的弹性模量e取值有对应关系。

18、本发明提供的一种原岩应力水平测量装置及测量方法，测量装置整体结构简单、操作简易，且具有数据化、信息化特征，克服了传统方法测定原岩应力水平测量精度低、岩石质量依赖性高的问题，过程高效同时易于重复测试。

1.一种原岩应力水平测量装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的原岩应力水平测量装置，其特征在于，所述主体框架包括多个支撑柱以及设于所述支撑柱两端的固定盘，所述固定盘与所述支撑柱固定连接，并在两端的所述固定盘之间形成所述容置腔室。

3.根据权利要求2所述的原岩应力水平测量装置，其特征在于，所述弹性连接件包括复位弹簧，所述复位弹簧的一端与所述接触板连接，所述复位弹簧的另一端与所述固定盘接触。

4.根据权利要求1所述的原岩应力水平测量装置，其特征在于，所述膨胀组件包括柔性囊和介质充放组件，所述柔性囊设于所述容置腔室内，并与所述介质充放组件连通，所述介质充放组件配置为向所述柔性囊内填充介质以对所述接触板施加作用力，使得所述接触板朝向远离所述主体框架的方向移动。

5.根据权利要求4所述的原岩应力水平测量装置，其特征在于，所述介质充放组件包括介质输送管和驱动泵，所述驱动泵的输出端与所述介质输送管相连，以驱动填充介质输入至所述柔性囊内。

6.根据权利要求1或4所述的原岩应力水平测量装置，其特征在于，还包括保护盒，所述保护盒设于所述容置腔室，并与所述主体框架连接；其中，所述保护盒内设有防护槽，所述伸缩检测件设于所述防护槽内。

7.根据权利要求6所述的原岩应力水平测量装置，其特征在于，所述伸缩检测件包括柱状的主体部，所述主体部的两端均设有伸缩端，两个所述伸缩端由所述保护盒内伸出，并与各自一侧的所述接触板连接。

8.根据权利要求1所述的原岩应力水平测量装置，其特征在于，所述主体框架的一端设有空心的递杆，所述递杆与所述主体框架固定连接。

9.根据权利要求1所述的原岩应力水平测量装置，其特征在于，还包括有显示器，所述显示器与所述伸缩检测件电连接，以用于显示测得的数据。

10.一种基于权利要求1-9任一项所述的原岩应力水平测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：