一種小孔徑16分量錐形應變計制造技術

本發明專利技術公開了一種小孔徑16分量錐形應變計，應變計包括應變頭、活塞桿和儲液腔體，活塞桿上端設置有安裝定位銷釘，應變頭包括鋁質帽、出膠孔、應變片、粘貼槽、粘接劑擋圈、引線孔和臨時固定孔，粘貼槽設置在應變頭外壁，應變片安裝于粘貼槽中，引線孔設置在應變頭周側與粘貼槽連通，應變片的數據線從引線孔伸出，儲液腔體內注滿環氧樹脂混合膠液后，將鋁線穿過臨時固定孔，使活塞桿與前端應變頭連接，活塞桿向儲液腔體方向運動，混合膠液從出膠孔溢出與孔底粘接。本發明專利技術能夠采集16個不同方向的巖石應變數據，地應力測量結果更精確；所需鉆孔孔徑為60mm，單點安裝周期由過去的6h縮短至2h，測試效率高；能夠測量三維地應力，測試結果更可靠。

A 16 component cone strain gauge with small aperture

【技術實現步驟摘要】
一種小孔徑16分量錐形應變計
本專利技術涉及地球物理巖體應力測量領域，具體地說涉及一種小孔徑16分量錐形應變計。
技術介紹
地應力是地下巖土體工程災害發生的最根本作用力，是影響工程穩定性的關鍵因素，獲得工程區域的地應力數據對于企業安全生產至關重要。同時，精確測量地應力，也是科研工作者們一直孜孜探索的課題。通常，地應力測量方法分為直接法和間接法，套孔應力解除法和水壓致裂法分別是直接法和間接法中最常用的地應力測量方法。孔底應力解除法是套孔應力解除法的一種，該方法是在水平鉆孔孔底粘貼應變計然后鉆大孔套芯，通過采集套芯過程中孔底變形數據，并結合巖石力學參數，以反算獲得測點的三維地應力。與空心包體套孔應力解除法相比，孔底應力解除法無需在孔底鉆小孔，測試成功率有所提高，但由于施工孔徑一般在130mm左右，測試效率低，測試周期長，因此發展小孔徑地應力測試方法勢在必行，而小孔徑應變計的研發是應解決的首要問題。目前，現有技術中還沒有一種適應于小孔徑孔底應力解除法的應變計。
技術實現思路
本專利技術為了解決當前孔底應力解除法測量地應力測試率低、周期時間長等技術問題，提出一種小孔徑16分量錐形應變計，能夠采集16個不同方向的巖石應變數據，其測量結果更加準確、測試效率高、周期時間短且測量結果更加可靠。一種小孔徑16分量錐形應變計，所述錐形應變計包括應變頭、活塞桿和儲液腔體，活塞桿上端設置有安裝定位銷釘，通過安裝定位銷釘與安裝桿凹形槽配合連接，所述應變頭包括鋁質帽、出膠孔、應變片、粘貼槽、粘接劑擋圈、引線孔和臨時固定孔，所述粘貼槽設置在應變頭外壁，應變片安裝于粘貼槽中，所述引線孔設置在應變頭周側與所述粘貼槽連通，所述應變片的數據傳輸線從引線孔伸出，所述儲液腔體內注滿環氧樹脂混合膠液后，將鋁線穿過所述臨時固定孔，使所述活塞桿與應變頭連接，活塞桿向儲液腔體方向運動，環氧樹脂混合膠液從所述出膠孔溢出，并被粘結劑擋圈阻擋，環氧樹脂混合膠液保存在應變計與孔底間隙。進一步地，所述應變計頭部為錐形，所適應鉆孔孔徑為60mm。進一步地，所述應變片共有16組，每個粘貼槽粘有2組應變片，第一組應變片水平設置，第二組應變片垂直于第一組應變片設置，所述粘貼槽沿錐形應變頭周側均勻分布，相鄰粘貼槽的夾角為45°。進一步地，所述粘貼劑擋圈設置在錐形應變頭周側，且外邊超出應變頭的錐形外緣10mm。進一步地，所述活塞桿外徑比所述儲膠腔體內徑小1～2mm。進一步地，所述安裝定位銷釘與活塞桿固定連接。進一步地，所述路線長度為3cm、直徑為3mm。本專利技術的有益效果為：1)本專利技術提供的小孔徑16分量錐形應變計，能夠采集16個不同方向的巖石應變數據，測試數據較全，故地應力測量結果更精確；2)本專利技術提供的小孔徑16分量錐形應變計，所需鉆孔孔徑為60mm，測試效率高，單點安裝周期由過去的6h縮短至2h；3)本專利技術提供的小孔徑16分量錐形應變計，與水壓致裂法相比，能夠測量三維地應力，測試結果更可靠。附圖說明圖1是本專利技術小孔徑16分量錐形應變計結構示意圖；圖2是本專利技術小孔徑16分量錐形應變計安裝過程中環氧樹脂注入儲膠腔體示意圖；圖3是本專利技術小孔徑16分量錐形應變計安裝過程中鋁線穿入臨時固定孔示意圖；圖4是本專利技術小孔徑16分量錐形應變計安裝過程中安裝桿推入測試孔示意圖；圖5是本專利技術小孔徑16分量錐形應變計安裝過程中撤出安裝桿完成安裝示意圖；圖6是本專利技術小孔徑16分量錐形應變計的應力解除過程示意圖。圖中：1-鋁質帽、2-出膠孔、3-應變片及粘貼槽、4-粘結劑擋圈、5-引線孔、6-儲膠腔體、7-臨時固定孔、8-活塞桿、9-安裝定位銷釘、10-數據傳輸線、11-環氧樹脂混合液、12-鋁線、13-安裝桿、14-固定圓盤。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本專利技術實施方式作進一步地詳細描述。小孔徑16分量錐形應變計，包括鋁質帽1、出膠孔2、應變片及粘貼槽3、粘結劑擋圈4、引線孔5、儲膠腔體6、臨時固定孔7、活塞桿8、安裝定位銷釘9。應變片共有16組，每個粘貼槽粘有應變片2組，第一組應變片水平設置，第二組應變片垂直第一組應變片設置，粘貼槽沿錐形應變頭周側均勻分布，相鄰粘貼槽的夾角為45°。粘貼劑擋圈4外邊超出圓錐外緣10mm，目的是保持擠出的混合膠液保留在應變計與孔底間隙中，并處于密封狀態。活塞桿8外徑比儲膠腔體6內徑小1～2mm，使得活塞桿8能夠自由出入所述儲膠腔體6。引線槽7為引出16分量應變片的數據傳輸線10。安裝定位銷釘9與活塞桿8固定，安裝時安裝定位銷釘9插入安裝桿凹型槽中。安裝時，采用長度約為3cm、直徑約為3mm鋁線12穿過臨時固定孔7，將后端活塞桿8與前端應變頭相連，使得錐形應變計成為整體。使用本實施例的小孔徑16分量錐形應變計進行地應力測試，包括如下步驟：a)將所述活塞桿8與前端應變頭分開，環氧樹脂混合液11充分攪拌后，注入所述儲膠腔體6中，并注滿；b)所述活塞桿8輕輕裝入注滿混合膠液的所述儲膠腔體6中，將二者所述臨時固定孔對齊，并將用長度為3cm、直徑為3mm鋁線12從一端穿入，另一端穿出，注意鋁線12不可彎折，使得錐形應變計成為整體；c)將所述安裝定位銷釘9，插入安裝桿凹型槽中，凹型槽預先填滿黃油；d)將數據線從固定圓盤14孔穿出，使用安裝桿13將應變計送入孔底，使鋁質帽1與孔底巖石接觸；e)用力推送安裝桿，使得活塞桿8切斷鋁線,儲膠腔體6中混合膠液從出膠孔2中溢出，并被粘結劑擋圈4阻擋,混合膠液靜置24h后，應變計與孔底巖石粘結；f)采用套芯鉆頭，將粘有應變計的孔底巖石進行套芯，連接孔外數據線與應變采集儀，在套芯過程中采集孔底應變數據，用以計算地應力。當然，上述說明并非是對本專利技術的限制，本專利技術也并不僅限于上述舉例，本
的技術人員在本專利技術的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本專利技術的保護范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種小孔徑16分量錐形應變計，所述應變計包括應變頭、活塞桿和儲液腔體，活塞桿上端設置有安裝定位銷釘，通過安裝定位銷釘與安裝桿凹形槽配合連接，其特征在于：所述應變頭包括鋁質帽、出膠孔、應變片、粘貼槽、粘接劑擋圈、引線孔和臨時固定孔，所述粘貼槽設置在應變頭外壁，應變片安裝于粘貼槽中，所述引線孔設置在應變頭周側與所述粘貼槽連通，所述應變片的數據傳輸線從引線孔伸出，所述儲液腔體內注滿環氧樹脂混合膠液后，將鋁線穿過所述臨時固定孔，使所述活塞桿與應變頭連接，活塞桿向儲液腔體方向運動，環氧樹脂混合膠液從所述出膠孔溢出，并被粘結劑擋圈阻擋，環氧樹脂混合膠液保存在應變計與孔底間隙。/n

【技術特征摘要】
1.一種小孔徑16分量錐形應變計，所述應變計包括應變頭、活塞桿和儲液腔體，活塞桿上端設置有安裝定位銷釘，通過安裝定位銷釘與安裝桿凹形槽配合連接，其特征在于：所述應變頭包括鋁質帽、出膠孔、應變片、粘貼槽、粘接劑擋圈、引線孔和臨時固定孔，所述粘貼槽設置在應變頭外壁，應變片安裝于粘貼槽中，所述引線孔設置在應變頭周側與所述粘貼槽連通，所述應變片的數據傳輸線從引線孔伸出，所述儲液腔體內注滿環氧樹脂混合膠液后，將鋁線穿過所述臨時固定孔，使所述活塞桿與應變頭連接，活塞桿向儲液腔體方向運動，環氧樹脂混合膠液從所述出膠孔溢出，并被粘結劑擋圈阻擋，環氧樹脂混合膠液保存在應變計與孔底間隙。


2.根據權利要求1所述的一種小孔徑16分量錐形應變計，其特征在于，所述應變計頭部為錐形，所適應鉆孔孔徑為60mm。


3.根據權利要求2所述的一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張寧博，趙善坤，鄧志剛，李海濤，王寅，秦凱，董怡靜，
申請(專利權)人：煤炭科學技術研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11