深埋高储能岩体应力释放时滞特性测定系统及方法

摘要

本发明公开了一种深埋高储能岩体应力释放时滞特性测定系统，它包括测杆、第一位移传感器、三个第二位移传感器、第三位移传感器、第四位移传感器、位移计锚头、测头、应变计、锚杆应力计、锚杆、声发射传感器、采集仪和计算机；利用本发明能获得初始应力释放调整演化规律，该规律对深化高地应力条件高储能岩体洞室围岩卸荷损伤机制认识，发展高地应力条件洞室和围岩稳定分析及支护措施(支护位置、支护时机、支护深度)具有重要的理论依据与工程实用价值。借助本发明可直接获得具有晶体卸荷摩擦时间效应的高储能岩体应力释放时滞特性及演化规律。

主权项

一种深埋高储能岩体应力释放时滞特性测定系统，其特征在于：它包括测杆(12)、第一位移传感器(13)、第二位移传感器(13.1)、第三位移传感器(13.2)、第四位移传感器(13.3)、位移计锚头(14)、测头(15)、应变计(16)、锚杆应力计(17)、锚杆(18)、声发射传感器(19)、采集仪(20)和计算机(21)；其中，待测原位大尺度岩样(7)上垂直开设有声波观测孔(2)、深部位移及应力观测孔(5)、锚杆孔(9)和钻孔录像钻孔(10)，所述声波观测孔(2)有四个，四个声波观测孔(2)分别布置在待测原位大尺度岩样(7)的四个角落，所述锚杆孔(9)有四个，四个锚杆孔(9)布置在待测原位大尺度岩样(7)中部矩形区域(7.1)的四个角上，所述深部位移及应力观测孔(5)和钻孔录像钻孔(10)均布置在待测原位大尺度岩样(7)的中部矩形区域(7.1)内，所述深部位移及应力观测孔(5)距离待测原位大尺度岩样(7)的切槽(6)右边缘的距离等于钻孔录像钻孔(10)距离待测原位大尺度岩样(7)的切槽(6)左边缘的距离，深部位移及应力观测孔(5)距离待测原位大尺度岩样(7)的切槽(6)前侧边缘的距离等于钻孔录像钻孔(10)距离待测原位大尺度岩样(7)的切槽(6)后侧边缘的距离；所述待测原位大尺度岩样(7)的四周边缘的中部分别设有一个第一平面位移观测标点(4)，待测原位大尺度岩样(7)右边缘和后侧边缘的第一平面位移观测标点(4)上设有第四位移传感器(13.3)，待测原位大尺度岩样(7)的切槽(6)右边缘外侧的中部设有第二平面位移观测标点(4.1)，待测原位大尺度岩样(7)的切槽(6)后侧边缘外侧的中部也设有第二平面位移观测标点(4.1)，待测原位大尺度岩样(7)外围设有X轴基准点(11)和Y轴基准点(11.1)，X轴基准点(11)和Y轴基准点(11.1)上均安装第一位移传感器(13)，所述切槽(6)右边缘外侧的第二平面位移观测标点(4.1)与X轴基准点(11)的第一位移传感器(13)之间通过测杆(12)连接，切槽(6)后侧边缘外侧的第二平面位移观测标点(4.1)与Y轴基准点(11.1)的第一位移传感器(13)之间通过测杆(12)连接，待测原位大尺度岩样(7)设有三个表面位移测点(3)，三个表面位移测点(3)分别位于任意三个锚杆孔(9)的外侧；所述待测原位大尺度岩样(7)的上方设有由支座(8)固定的平台(1)，所述平台(1)上设有三个第二位移传感器(13.1)，三个第二位移传感器(13.1)分别通过测杆(12)与对应的表面位移测点(3)连接；所述深部位移及应力观测孔(5)的孔口设有测头(15)，深部位移及应力观测孔(5)孔口的测头(15)内设有第三位移传感器(13.2)，所述深部位移及应力观测孔(5)内通过灌浆设置有位移计锚头(14)，位移计锚头(14)通过测杆(12)连接第三位移传感器(13.2)；所述应变计(16)有多个，多个应变计(16)均匀安装在深部位移及应力观测孔(5)内部的不同深度，四个锚杆孔(9)的锚杆灌浆段(22)中均埋设有锚杆(18)，每个锚杆(18)上均安装锚杆应力计(17)；每个深部位移及应力观测孔(5)的中部埋设声发射传感器(19)，每个锚杆孔(9)的锚杆灌浆段(22)的底部埋设声发射传感器(19)；深埋高储能岩体应力释放时滞特性测定系统还包括用于对四个声波观测孔(2)进行声波探测的声波测试仪(23)；深埋高储能岩体应力释放时滞特性测定系统还包括用于对钻孔录像钻孔(10)进行待测原位大尺度岩样裂纹观测的光学成像仪(24)；所述第一位移传感器(13)、第二位移传感器(13.1)、第三位移传感器(13.2)、第四位移传感器(13.3)、应变计(16)、锚杆应力计(17)、声发射传感器(19)、声波测试仪(23)和光学成像仪(24)的信号输出端均通过采集仪(20)连接计算机(21)的信号输入端。