本實(shí)用新型涉及一種水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試印模定向器裝置。適用于水電、交通、石油、核電和礦山等巖體工程水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試。

背景技術(shù)：

水壓致裂法是國際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)試驗(yàn)方法委員會(huì)推薦確定巖石應(yīng)力的方法之一，也是目前國際上能較好地進(jìn)行深孔應(yīng)力直接測(cè)量的先進(jìn)方法。水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)量技術(shù)是迄今為止進(jìn)行深部地應(yīng)力測(cè)量到最有效的手段，測(cè)試深度可達(dá)到數(shù)千米。該方法無需知道巖石的力學(xué)參數(shù)就可獲得地層中現(xiàn)今地應(yīng)力多種參數(shù)，并具有操作簡便、可進(jìn)行連續(xù)或重復(fù)測(cè)試、測(cè)量速度快、測(cè)值可靠等優(yōu)點(diǎn)。

水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試過程中，很關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)是致裂縫的定向，即在采用印模器獲取致裂縫位置和形狀的同時(shí)，對(duì)裂縫的方位進(jìn)行定向，以測(cè)定大次主應(yīng)力的方向。

常規(guī)的定向器為一個(gè)連接在封隔器下方的圓筒狀物件，即一個(gè)純銅的外殼，內(nèi)置一個(gè)指針式羅盤、照相紙和帶有定時(shí)器的光源。工作原理是：先在暗室或暗袋中將裁剪好的照相紙放人定向器中，在孔內(nèi)印模器下到預(yù)定位置后，啟動(dòng)定時(shí)器開關(guān)，2.5v燈珠持續(xù)發(fā)光10s，使得指針式羅盤下方的照相紙適量曝光；印模結(jié)束后，在暗室或暗袋中取出定向器中的照相紙，經(jīng)照相紙顯影--定影--吹干等步驟，從而獲取印模器基線與羅盤的相對(duì)方向。

在使用過程中，會(huì)遇到電池電量不足而曝光不足、照相紙質(zhì)量問題、意外漏光、相紙裝反、顯影液質(zhì)量、顯影時(shí)間控制等因素，影響到定向成果。關(guān)鍵是 在定向用相紙的安裝、取出、顯影和定影整個(gè)過程中，均需要在暗室操作，給地應(yīng)力測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)操作增加了不少難度，效率也較低。而且傳統(tǒng)的照相紙、顯影粉和定影粉購買和保存難度也較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)上述存在的問題，提供一種水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試印模定向器裝置，以提高印模定向質(zhì)量和工作效率。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試印模定向器，其特征在于：具有管狀外殼，該管狀外殼通過在其兩端分別連接基座和連接頭形成密閉空腔，密閉空腔內(nèi)設(shè)有機(jī)芯安裝座，該機(jī)芯安裝座與基座相連，機(jī)芯安裝座內(nèi)固定安裝有攝像機(jī)、羅盤和配有電池的發(fā)光片；

其中羅盤底座和表面均采用透明或半透明材料制成，羅盤底座上標(biāo)有基線，發(fā)光片安裝于羅盤的靠近基座端，攝像機(jī)設(shè)置于羅盤的遠(yuǎn)離基座端，攝像機(jī)朝向羅盤布置。

所述管狀外殼與基座經(jīng)密封蓋相連，管狀外殼與基座之間設(shè)有密封圈；所述管狀外殼與連接頭經(jīng)密封蓋相連，管狀外殼與連接頭之間設(shè)有密封圈。

所述羅盤采用磁性的指針式羅盤。

所述羅盤采用掛針式羅盤。

所述羅盤采用鋼球式羅盤。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型定向器具有操作簡便、圖像清晰、性能較穩(wěn)定、不受野外條件限制等特點(diǎn)，大幅度提高了測(cè)試質(zhì)量和工作效益。

附圖說明

圖1為實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)施例為一種水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試印模定向器，具有管狀外殼1，該管狀外殼通過密封蓋6分別接有基座5和連接頭8，管狀外殼1與基座5和連接頭8之間均設(shè)有密封圈7。

本例中管狀外殼1配合基座5和連接頭8在外殼內(nèi)形成密封空腔，密閉空腔內(nèi)設(shè)有機(jī)芯安裝座9，該機(jī)芯安裝座與基座5相連，機(jī)芯安裝座9內(nèi)固定安裝有攝像機(jī)2、羅盤3和配有電池的發(fā)光片4。其發(fā)光片4安裝于羅盤3的靠近基座5端，攝像機(jī)2設(shè)置于羅盤3的遠(yuǎn)離基座5端，攝像機(jī)2朝向羅盤3布置。

本例中羅盤3有兩種，一種是垂直孔用，采用的是磁性的指針式羅盤，底座和表面都是透明或半透明的，底座上標(biāo)有基線；另一種是水平或傾斜孔用的羅盤，采用掛針式或鋼球式，在重力作用下可自由下垂或處于羅盤的最下方，同樣，底座和表面都是透明或半透明的，底座上標(biāo)有基線。

圖2為水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)示意圖。在進(jìn)行水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試的巖體致裂過后，將連接有定向器裝置的印模器通過壓力鋼管放入測(cè)試孔中的已致裂的測(cè)試段位置，通過水泵(油泵)對(duì)印模器進(jìn)行加壓，使其膨脹、緊貼孔壁，隨著壓力的逐漸增大并高壓裂隙的重張應(yīng)力時(shí)，使得致裂裂隙逐漸加大，印模器的膠模嵌入裂縫中，持續(xù)30～120min后卸壓，待印模器充分收縮后取出；記錄、描述印痕的形狀和位置，以及跟定向器基線的相對(duì)距離；再通過定向器所記錄的基線方位，計(jì)算出印痕的方位；從而計(jì)算出測(cè)試段巖體平面最大主應(yīng)力的方向。

本實(shí)施例中定向器的工作原理：在進(jìn)行水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試段的印模時(shí)，將羅盤3(垂直孔時(shí)采用垂直用羅盤、水平孔采用水平用羅盤)安裝到定向器的機(jī)芯安裝座9上，并與基座5固定；之后將安裝好電池的發(fā)光片4放置在羅盤3 的下方；再將攝像機(jī)2安裝在羅盤3的上方，打開攝像機(jī)2啟動(dòng)開關(guān)，攝像機(jī)2開始實(shí)時(shí)拍照并記錄，攝像機(jī)2采用可充式鋰電池供電，充滿后可連續(xù)工作3～4小時(shí)。

將機(jī)芯(包括機(jī)芯安裝座9、發(fā)光片4、羅盤3和攝像機(jī)2)放入定向器的管狀外殼1里，擰緊密封蓋6，整體裝置可耐水壓40MPa以上；最后將定向器連接在印模器上，下到鉆孔內(nèi)的水壓致裂測(cè)試段位置，加壓，印模。

印模結(jié)束后，取出印模器和定向器，量測(cè)和記錄裂隙印痕與基線的距離，計(jì)算印痕與基線的夾角；取出定向器內(nèi)的攝像機(jī)2，讀取記錄所拍攝的羅盤3的照片，量測(cè)基線的方位角；根據(jù)印痕與基線的夾角計(jì)算出印痕的方位；最終根據(jù)水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試原理，得到巖體平面最大主應(yīng)力的方位。