【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于土木工程，具体涉及一种极端地质条件岩体完整程度动态随钻测量装置及方法。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、很多工程的建设环境十分恶劣，如处于极端的地质条件(强烈揉皱的岩体、强烈活动的板块构造)和极端的建造环境(高地温、低氧、高寒、瓦斯、岩爆等)中，在极端的建造环境中，现场获取围岩的数据信息更加困难，而隧道在开挖后掌子面十分危险，为保证隧道的安全施工，开展岩体完整性评价具有很强的必要性。随钻测量具有实时化、快速化、便捷化的优点，能够深入到深部地层的极端环境中，代替岩样试验完成实时测量作业任务，对于指导极端环境下的工程施工具有重要意义。因此，极端环境条件下对岩体完整性评价的快速获取和分析、对实时化和快速化具有迫切需求。
3、岩体完整性系数是表征岩体完整程度的地质术语，其物理含义是岩体相对于岩石的完整程度。岩体完整性系数是通过获取岩体和岩石的纵波速度进行计算得到的。岩体内存在的各种结构面及充填物质使得弹性波在岩体内的传播速度降低，岩体弹性纵波速度反映了由于岩体的不完整性而降低了的物理力学性质；岩块则认为基本上不包含明显的结构面，测得的岩块的弹性纵波速度反映的是完整岩石的物理力学性质。岩体完整性系数是一个与岩体质量和强度有关的参数，因此，很多工程岩体质量评价方法中，都将岩体完整性系数作为影响岩体质量的一个重要指标。
4、但是，不同的规范对确定岩体完整性系数的规定存在一定的分歧。实际勘察工作中，在波速测试方法、测试岩块的选择以及
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述问题，提出了一种极端地质条件岩体完整程度动态随钻测量装置及方法，本专利技术可在孔内直接进行岩石单波速测试，并且可在孔内全方向进行，提高试验结果的准确性，可以适应某些极端地质条件。
2、根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种极端地质条件岩体完整程度动态随钻测量装置，包括容纳腔，所述容纳腔内设置有自动伸缩装置，所述自动伸缩装置的两侧分别通过伸缩杆连接有一横波换能器，所述容纳腔上设置有与之相对应的通孔，通过自动伸缩装置和伸缩杆，所述横波换能器能够伸出容纳腔外，并与钻孔围岩抵接；
4、利用所述自动伸缩装置控制横波换能器和围岩之间的作用力；
5、所述容纳腔内还设置有超声波测试装置，以接收横波换能器反馈的超声波，并对其进行分析，计算岩石的动弹性模量，进而得到岩石的完整性。
6、作为可选择的实施方式，所述伸缩杆的末端设置有传感器。
7、作为可选择的实施方式，所述自动伸缩装置包括加压头、伸缩杆、液压缸和控制器，所述液压缸连接有伸缩杆，所述伸缩杆连接加压头，所述加压头为横波换能器施加压力，所述控制器控制液压缸的工作状态。
8、作为进一步的实施方式，所述传感器的值超过阈值时，所述控制器停止液压缸的加压动作。
9、作为进一步的实施方式，所述加压头包括两个，分别设置在两个伸缩杆的端部。
10、作为可选择的实施方式，所述通孔为方孔，对称设置在容纳腔腔壁上。
11、作为可选择的实施方式，所述容纳腔内壁上设置有隔热涂层。
12、作为可选择的实施方式，所述横波换能器周围设置有碟形弹簧。
13、基于上述装置的工作方法，包括以下步骤：
14、目标地层进行钻孔；
15、通过控制自动伸缩装置将横波换能器抵住岩石；
16、控制横波换能器发出超声波，等发出超声波一阵时间后，接收反射回来的超声波；
17、保留超声波波形信号，提取超声波波形信号，进行滤波处理，计算获得岩石的动弹性模量，进行岩石完整性计算。
18、作为可选择的实施方式，计算获得岩石的动弹性模量，进行岩石完整性计算的过程包括：
19、提取纵波波速和岩体纵波，根据纵波波速和岩体纵波得到岩石完整度分级结果。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
21、本专利技术可在现场利用超声波测试装置进行现场试验得到岩石纵波波速和横波波速，计算动弹性模量并分析与天然密度的关系，并对孔内岩体完整性进行评价。
22、本专利技术具有抗高温等极端环境的能力，超声波测试装置具有辅助勘察能力和数据量测功能，减少人工的工作量，提高效率。
23、为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
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1.一种极端地质条件岩体完整程度动态随钻测量装置，其特征是，包括容纳腔，所述容纳腔内设置有自动伸缩装置，所述自动伸缩装置的两侧分别通过伸缩杆连接有一横波换能器，所述容纳腔上设置有与之相对应的通孔，通过自动伸缩装置和伸缩杆，所述横波换能器能够伸出容纳腔外，并与钻孔围岩抵接；
2.如权利要求1所述的一种极端地质条件岩体完整程度动态随钻测量装置，其特征是，所述伸缩杆的末端设置有传感器。
3.如权利要求2所述的一种极端地质条件岩体完整程度动态随钻测量装置，其特征是，所述自动伸缩装置包括加压头、伸缩杆、液压缸和控制器，所述液压缸连接有伸缩杆，所述伸缩杆连接加压头，所述加压头为横波换能器施加压力，所述控制器控制液压缸的工作状态。
4.如权利要求3所述的一种极端地质条件岩体完整程度动态随钻测量装置，其特征是，所述传感器的值超过阈值时，所述控制器停止液压缸的加压动作。
5.如权利要求3所述的一种极端地质条件岩体完整程度动态随钻测量装置，其特征是，所述加压头包括两个，分别设置在两个伸缩杆的端部。
6.如权利要求1所述的一种极端地质条件岩体
7.如权利要求1所述的一种极端地质条件岩体完整程度动态随钻测量装置，其特征是，所述容纳腔内壁上设置有隔热涂层。
8.如权利要求1所述的一种极端地质条件岩体完整程度动态随钻测量装置，其特征是，所述横波换能器周围设置有碟形弹簧。
9.基于权利要求1-8中任一项所述的装置的工作方法，其特征是，包括以下步骤：
10.如权利要求9所述的工作方法，其特征是，计算获得岩石的动弹性模量，进行岩石完整性计算的过程包括：
...【技术特征摘要】
1.一种极端地质条件岩体完整程度动态随钻测量装置，其特征是，包括容纳腔，所述容纳腔内设置有自动伸缩装置，所述自动伸缩装置的两侧分别通过伸缩杆连接有一横波换能器，所述容纳腔上设置有与之相对应的通孔，通过自动伸缩装置和伸缩杆，所述横波换能器能够伸出容纳腔外，并与钻孔围岩抵接；
2.如权利要求1所述的一种极端地质条件岩体完整程度动态随钻测量装置，其特征是，所述伸缩杆的末端设置有传感器。
3.如权利要求2所述的一种极端地质条件岩体完整程度动态随钻测量装置，其特征是，所述自动伸缩装置包括加压头、伸缩杆、液压缸和控制器，所述液压缸连接有伸缩杆，所述伸缩杆连接加压头，所述加压头为横波换能器施加压力，所述控制器控制液压缸的工作状态。
4.如权利要求3所述的一种极端地质条件岩体完整程度动态随钻测量装置，其特征是，所述传感器的值超过阈值...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙子正，章博文，孙长熠，刘学港，王旌，秦承帅，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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