一種采用成套設備進行地應力測試的方法
【技術領域】
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[0001]本發(fā)明涉及應力測試技術領域，具體涉及一種采用成套設備進行地應力測試的方法。
【背景技術】
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[0002]地應力是引起采礦、水利水電、土木工程、軍事、鐵道公路等各種地下或露天巖土開挖工程變形的根本破壞力，地應力測量是獲取原巖應力方向和量值最直接和最有效的手段，可以此確定工程巖體力學屬性，進行圍巖穩(wěn)定性分析。在礦山建設生產(chǎn)中，地應力測量成果為科學合理的選擇巷道斷面形狀、支護方式，確定采場布局和開采順序、預測預防礦井動力現(xiàn)象提供重要的基礎數(shù)據(jù)。
[0003]依據(jù)測量基本原理的不同，將測量方法可分為直接法和間接法兩大類。直接測量法是通過直接測量和記錄相應的應力分量值，并根據(jù)他們與地應力的關系來確定地應力的值；而間接測量法是根據(jù)巖石的變形利用胡克定律來確定地應力的值。目前國內外最普遍的地應力測量方法是套孔應力解除法，該方法是建立在彈性理論基礎上的應力測量方法，但在其測量的每個工作環(huán)節(jié)需要有不同的設備來完成，目前關于應力解除法的地應力測試設備還未見相關系統(tǒng)完整的報道。本發(fā)明提供了采用成套設備進行地應力測試的方法，公布了各工作環(huán)節(jié)的設備組成、規(guī)格參數(shù)及連接方式，具有良好的應用前景。

【發(fā)明內容】

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[0004]本發(fā)明的目的是提供一種適用于礦山井下原巖應力測試，依次獲取地應力量值及方向的采用成套設備進行地應力測試的方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0006]—種采用成套設備進行地應力測試的方法，所述成套設備包括:取芯鉆頭、鉆桿、定向鉆頭、取芯套管、應力計安裝孔鉆頭、定向桿、定向儀、擦孔桿及內外螺紋轉換接頭；具體步驟如下:
[0007](I)鉆大孔:
[0008]將圓弧形的取芯鉆頭連接在取芯套管一端，取芯套管另一端連接鉆桿，鉆桿帶動取芯鉆頭在巖體中鉆孔，鉆進至預定深度；
[0009](2)鉆錐形導向孔:
[0010]將取芯套管上的取芯鉆頭卸下，換裝上錐形的定向鉆頭，鉆桿帶動定向鉆頭在大孔底部鉆維形定向孔；
[0011](3)鉆小孔:
[0012]卸下帶有定向鉆頭的取芯套管，將定向桿一端連接應力計安裝孔鉆頭，另一端連接鉆桿，鉆桿帶動應力計安裝孔鉆頭在定向孔底部鉆小孔；
[0013](4)擦拭小孔:
[0014]從定向桿上取下應力計安裝孔鉆頭，換接擦孔桿，擦孔桿上包裹有棉布，鉆桿將擦孔桿推進至應力計安裝孔內，旋轉擦孔桿，擦孔桿上包裹的棉布對應力計安裝孔孔壁進行擦拭；
[0015](5)安裝應力計:
[0016]從定向桿上取下擦孔桿，換接定向儀，定向儀上開設有第一凹槽，在第一凹槽中固定空芯包體應力計，將空芯包體應力計推進至鉆取的應力計安裝孔中，通過數(shù)據(jù)線得到空芯包體應力計測得的數(shù)據(jù)。
[0017]所述定向桿的桿身上設置有兩個定向圓柱，定向圓柱上沿軸向布有兩個穿線孔，定向桿上定向儀上還開設有第二凹槽，空芯包體應力計數(shù)據(jù)線經(jīng)定向儀上的第二凹槽和定向桿上的穿線孔伸出鉆孔外，傳導空芯包體應力計測得數(shù)據(jù)。
[0018]所述定向桿為外徑35_37mm、內徑29-31mm、長度100-1lOOmm的空心鋼管，定向桿長度的1/5處和7/10處分別焊接有定向圓柱，所述定向圓柱直徑130-132mm、高度10-1lOmm0
[0019]所述定向儀上的第二凹槽長度220-230mm，寬度12_14mm ;第一凹槽有兩條，長度為25_30mm，寬度6_8mm，對稱分布于第二凹槽兩側。
[0020]所述取芯鉆頭外徑132-134mm，內徑112-114mm，長度150-160mm，鉆頭端面設置有金剛石復合片，鉆頭端面外側開設有流水槽。
[0021]所述取芯套管為空心鋼管，外徑128-130mm，內徑119.5-121.5mm，長度1000-1200mmo
[0022]所述定向鉆頭為三翼錐形鉆頭，鉆頭端面設置有金剛石復合片，鉆頭內部設置有流水孔，鉆頭端面設置有流水槽，鉆頭直徑132-134mm，長度230_240mm。
[0023]所述應力計安裝孔鉆頭最大直徑35.0-36.0mm,長度180-190mm，鉆頭端面設置有金剛石復合片，鉆頭端面內部開設有流水孔。
[0024]所述擦孔桿包括第一桿，第一桿上設置有第二桿，所述擦孔桿總長度為430_480mm，第二桿為有效擦孔桿長度，長度350-400mm，直徑為12_15mm。
[0025]所述定向儀上配有圓柱形角度測量裝置，測量角度±60°，定向儀前端固接直徑為34-36mm的空心管，空心管上設置有第一凹槽和第二凹槽，定向儀長度為410_420mm，為樹脂材料制成。
[0026]所述取芯套管與鉆桿、定向桿與鉆桿之間分別通過內外螺紋轉換接頭連接。
[0027]本發(fā)明一種采用成套設備進行地應力測試的方法的有益效果:采用成套設備進行地應力測試，可以準確測得原巖應力，極大的增強了測試數(shù)據(jù)的科學性和測試地點數(shù)據(jù)的真實性，從而避免因測量結果不準所導致的危險的工程設計，并減少了復雜的施工過程，有效提高準確性，有效提高了工程經(jīng)濟效益，同時，成套設備的設置，使基于應力解除法的地應力測試裝備系統(tǒng)化，便于實際應用過程中的測試工作。
【附圖說明】
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[0028]圖1為取芯鉆頭結構示意圖；
[0029]圖2為定向鉆頭結構示意圖；
[0030]圖3為圖2中A-A面截面尚]視圖；
[0031 ] 圖4為取芯套管結構示意圖；
[0032]圖5為應力計安裝孔鉆頭結構示意圖；
[0033]圖6為圖5中B-B面截面剖視圖；
[0034]圖7為定向桿結構示意圖；
[0035]圖8為圖7中C-C面截面剖視圖；
[0036]圖9為定向儀俯視圖剖面示意圖；
[0037]圖10為圖9中D-D面截面剖視圖；
[0038]圖11為定向儀正視圖剖面示意圖；
[0039]圖12為擦孔桿結構示意圖；
[0040]圖13為內外螺紋轉換接頭一結構示意圖；
[0041]圖14為內外螺紋轉換接頭二結構示意圖。
[0042]1-取芯鉆頭，2-取芯套管，3-金剛石復合片，4-定向鉆頭，5-定向桿，51-定向圓柱，52-穿線孔，6-應力計安裝孔鉆頭，7-擦孔桿，71-第一桿，72-第二桿，73-棉布，8-定向儀，81空心管，82-第一凹槽，83-第二凹槽，9-內外螺紋轉換接頭一，10-數(shù)據(jù)線，11-流水孔，12-流水槽，13-內外螺紋轉換接頭二。
【具體實施方式】
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[0043]下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0044]根據(jù)圖1?圖14所示，一種采用成套設備進行地應力測試的方法，所述成套設備包括:取芯鉆頭1、取芯套管2，鉆桿，定向鉆頭4、定向桿5、應力計安裝孔鉆頭6、擦孔桿7、定向儀8及內外螺紋轉換接頭9、13 ;具體步驟如下:
[0045](I)鉆直徑130mm大孔:
[0046]將圓弧形的取芯鉆頭I螺紋連接在取芯套管2 —端，取芯套管2另一端通過內外螺紋轉換接頭9連接鉆桿，鉆桿帶動取芯鉆頭I在巖層中鉆孔，鉆進至預定深度(鉆進深度取巷道半徑的3-5倍)，完成鉆取巖芯工作；所述取芯鉆頭I外徑D1:為134mm，內徑D: 2為114mm，長度L1* 160mm，鉆頭端面設置有金剛石復合片3，鉆頭端面內部開設有流水槽12，取芯鉆頭I端部外螺紋大徑山為121.5mm，端部外螺紋小徑(12為119.5mm，端部外螺紋長度1丨為60mm ;所述取芯套管2為空心鋼管，外徑D 3丨為128mm，內徑D 3 2為119.5mm，長度L 3為IlOOmm0
[0047](2)鉆錐形導向孔:
[0048]取芯工作結束后，將取芯套管2上的取芯鉆頭I卸下，換裝上錐形的定向鉆頭4，鉆桿帶動