一种围岩损伤时间效应测试结构制造技术

本实用新型专利技术提供一种围岩损伤时间效应测试结构，该结构布置在地下洞室内，包括顶部垫板、传力柱和底部垫板，所述顶部垫板安装在地下洞室的洞顶岩壁上，所述传力柱连接所述顶部垫板和所述底部垫板，所述底部垫板下方设置液压千斤顶，所述液压千斤顶通过刚性承压板安装在测试围岩上；所述测试围岩内布置有声波测试孔。本实用新型专利技术在现场预先布置系统的声波检测孔，利用加压设备对围岩长时间施压压力，通过声波测试获取围岩的损伤随时间的变化情况。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及地下工程，尤其涉及围岩损伤测试技术。
技术介绍
地下工程开挖后，应力发生重分布，围岩的损伤不仅表现在围岩的力学性质出现衰减，而且衰减具有时间效应，该效应是围岩的重要力学特性之一,很多地下工程的坍塌都与时间效应有密切关系。尤其是深埋于地下工程，由于其应力水平高，很多在浅埋条件下没有明显时间效应的围岩，也有可能表现出蠕变特性，导致洞室的失稳或者坍塌。目前对于围岩力学特征的时间效应的测试主要集中在室内试验，利用单轴或者三轴流变试验仪测试岩石试块在不同压力条件下的力学参数随时间变化过程。由于试验仪器的限制，获得的测试数据主要是应力和应变，对岩石本身的损伤特性关注较少。同时，室内试验采用的岩石试块，与现场实际围岩条件有很大的差别，现场围岩内部存在各种各样的节理裂隙，这些节理裂隙直接影响到围岩的力学特性，对围岩的破坏起着关键的控制作用，而这些作用是室内试验无法反映的。上述因素导致室内试验无法准确评价围岩的损伤时间效应。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种围岩损伤时间效应测试结构，能够通过声波测试获取围岩的损伤随时间的变化情况。本技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种围岩损伤时间效应测试结构，所述测试结构布置在地下洞室内，所述测试结构包括顶部垫板、传力柱和底部垫板，所述顶部垫板安装在地下洞室的洞顶岩壁上，所述传力柱连接所述顶部垫板和所述底部垫板，所述底部垫板下方设置液压千斤顶，所述液压千斤顶通过刚性承压板安装在测试围岩上；所述测试围岩内布置有声波测试孔。在采用上述技术方案的同时，本技术还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：所述声波测试孔包括布置在加载区域周围的第一声波测试孔、第二声波测试孔、第三声波测试孔、第四声波测试孔以及布置在加载区域中部的第五声波测试孔。所述第一声波测试孔、第二声波测试孔、第三声波测试孔和第四声波测试孔均布在所述加载区域的周围，距离加载区域的边缘50cm。所述第一声波测试孔、第二声波测试孔、第三声波测试孔、第四声波测试孔以及第五声波测试孔的深度为10cm。本技术的有益效果是：弹性波在围岩的传播特征反映了围岩内部结构特征和损伤程度，主要原因是裂纹张开会相应地降低波速形成低波速带；波速值较低，说明围岩受到损伤，裂隙张开。本技术在现场预先布置系统的声波检测孔，利用加压设备对围岩长时间施压压力，通过声波测试获取围岩的损伤随时间的变化情况。与现有技术相比，本技术具有以下优势：1、本专利测试对象为现场围岩，比室内试验更能够反映出围岩的真实性态；2、本专利采用了单孔和跨孔测试两种方法，能够实现对测试区域围岩损伤特征的全方位测试；3、本专利中的加载设备简单易用，测试精度高，稳压时间长，非常适用于时间效应测试；4、本专利中的测试方法考虑了时间和荷载两个因素，通过一次测试便可以获得损伤与这两个因素的相互关系，效率更高。附图说明图1是本技术的整体结构图。图2是本技术的声波测试孔的布置图。具体实施方式参照附图。本技术的一种围岩损伤时间效应测试结构布置在地下洞室内，所述测试结构包括顶部垫板1、传力柱2和底部垫板3，所述顶部垫板1安装在地下洞室的洞顶岩壁4上，所述传力柱2连接所述顶部垫板1和所述底部垫板3，所述底部垫板3下方设置液压千斤顶5，所述液压千斤顶5通过刚性承压板6安装在测试围岩7上；所述测试围岩7内按照一定的规则布置有声波测试孔。所述声波测试孔包括布置在加载区域13周围的第一声波测试孔8、第二声波测试孔9、第三声波测试孔10、第四声波测试孔11以及布置在加载区域13中部的第五声波测试孔12。所述第一声波测试孔8、第二声波测试孔9、第三声波测试孔10和第四声波测试孔11均布在所述加载区域13的周围，距离加载区域13的边缘50cm；所述第一声波测试孔8、第二声波测试孔9、第三声波测试孔10、第四声波测试孔11以及第五声波测试孔12的深度大约为10cm。本技术的具体实施方案是：首先，在地下洞室中选择围岩条件较好的区域，按照如图2所示布置声波测试孔。其中第一至第四声波测试孔进行单孔声波测试，距离加载区域边缘50cm，第五声波测试孔受加载设备影响，需要与第一至第四声波测试孔配合进行跨孔声波测试，测试孔深度大约为10m。然后，安装加压设备，时间效应试验对加压和稳压设备的精度和稳定性要求较高，保证设备能够长时间稳定运行，加压设备的加载能力范围推荐为0~90MPa，稳压精度小于满量程的2%。本技术的加压设备如图1所示，由千斤顶直接向刚性承压板施加，中间设置垫板以保证受力均匀。通过传立柱与上部洞顶围岩接触，保证加载设备的稳定。为了保证围岩受力均匀，需分级加载，分级控制在5~10级，每级加载时间为1~2天，加载应力达到设计压力时，稳压时间为10~30天，加载压力不超过岩体强度的80%。在加载前先进行1次声波测试，然后每级加载后测试1次，待达到设计压力时，每隔1天测试1次，绘制波速随时间的变化曲线，便可得到损伤程度随时间和加载压力的变化过程。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种围岩损伤时间效应测试结构，其特征在于：所述测试结构布置在地下洞室内，所述测试结构包括顶部垫板、传力柱和底部垫板，所述顶部垫板安装在地下洞室的洞顶岩壁上，所述传力柱连接所述顶部垫板和所述底部垫板，所述底部垫板下方设置液压千斤顶，所述液压千斤顶通过刚性承压板安装在测试围岩上；所述测试围岩内布置有声波测试孔。

【技术特征摘要】
1.一种围岩损伤时间效应测试结构，其特征在于：所述测试结构布置在地下洞室内，所述测试结构包括顶部垫板、传力柱和底部垫板，所述顶部垫板安装在地下洞室的洞顶岩壁上，所述传力柱连接所述顶部垫板和所述底部垫板，所述底部垫板下方设置液压千斤顶，所述液压千斤顶通过刚性承压板安装在测试围岩上；所述测试围岩内布置有声波测试孔。2.如权利要求1所述的一种围岩损伤时间效应测试结构，其特征在于：所述声波测试孔包括布置在加载区域周围的第一声波测试孔、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宁，潘益斌，张洋，吴关叶，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33