一种适应不同孔径的地下岩石工程测试钻孔孔口保护装置 |
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| 申请号 | CN201610073769.5 | 申请日 | 2016-02-02 | 公开(公告)号 | CN105569601A | 公开(公告)日 | 2016-05-11 |
| 申请人 | 中国科学院武汉岩土力学研究所; | 发明人 | 李邵军; 孙钱程; 谭双; 程远; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于钻进设备技术领域，公开了一种适应不同孔径的地下 岩石 工程测试钻孔孔口保护装置，包括：波纹板外罩，轮轴，弹性内 钢 片以及牵引钢索；波纹板外罩为中空筒形结构，筒壁为波纹板型结构；弹性内钢片沿波纹板外罩的内壁弧面设置，其弧面与波纹板外罩的内壁弧面贴合；弹性内钢片头端固定在波纹板外罩内壁上；轮轴置于波纹板外罩筒腔内；牵引钢索缠绕在轮轴上，其尾端与弹性内钢片尾端连接；弹性内钢片的片身通过卡环固定在波纹板外罩的内壁上，且弹性内钢片嵌于卡环内，可在卡环内滑动；拉动弹性内钢片的尾端，迫使其在卡环内滑动并拉动波纹板外罩沿弧面收缩，缩小波纹板外罩的筒径。本发明提供一种护孔高效的井孔保护装置。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种适应不同孔径的地下岩石工程测试钻孔孔口保护装置，其特征在于，包括：波纹板外罩，轮轴，弹性内钢片以及牵引钢索； |
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| 说明书全文 | 一种适应不同孔径的地下岩石工程测试钻孔孔口保护装置技术领域[0001] 本发明涉及钻进设备技术领域，特别涉及一种适应不同孔径的地下岩石工程测试钻孔孔口保护装置。 背景技术[0002] 随着我国大规模基础设施建设和深部资源能源开采的日益推进，出现了一系列的地下岩石工程，如交通隧道、水电地下厂房、油漆储存库、矿山巷道等。可靠获取这些工程开挖和运行过程中的岩体力学响应是保证工程安全并推动工程顺利进行的重要环节，为此需要施工大量的钻孔，实施对岩体变形、破裂、应力等多参数的测试。测试钻孔一般有两类，一类是裸孔，即钻探完成后孔内一直保持裸露状态，供后期测试探头进入钻孔连续测试；另一类是封堵孔，将测试传感器装置放入孔内设计位置，通过注浆封堵整个钻孔。由于地下岩石工程所处环境恶劣，施工条件复杂，裸孔和未处理的封堵孔非常容易受到破坏。 [0003] 一方面，地下工程的开挖不断改变着岩体内部的变形和应力条件。尤其是在深部地下高应力条件下，岩体易发生局部应力释放，使得测试钻孔在损伤区内容易开裂和因应力型碎石剥落而发生堵孔，而这种现象在靠近孔口0～60cm范围内表现的尤为集中和明显；另一方面，由于地下工程开挖完成之后，对隧洞的开挖面还需要进行喷射混凝土、挂钢筋网和衬砌等施工，加上地下的施工条件相当恶劣，经常出现在钻孔附近放置标志牌也不能被发现的现象。另外现场施工工序复杂，衔接时间紧凑，使得施工人员很难在施工的同时兼顾对钻孔的保护工作，因此钻孔极易被锚喷混凝土或者衬砌施工封堵或者破坏。 [0004] 为了解决上述问题，在施工现场传统的做法是采用在钻孔内塞入锥形木棒、土工布或孔径相近的PVC管。该方法的缺陷在于：一方面，由于隧洞喷射混凝土或者衬砌的覆盖面大或者根本看不到钻孔的位置，孔口堵塞物体或装置伸出孔外的部分容易被混凝土喷住而很难松动，需要在孔内测试时要重新凿开坚固的混凝土，工作难度大，而且还对钻孔孔口造成了一定的人为破坏；另一方面，锥形木棒、土工织布和PVC管紧贴孔壁塞入孔内的长度较短，一般不能超过20cm，否则由于岩壁镶嵌太紧而摩阻力增大，导致不能拔出而堵塞孔口，使得钻孔彻底失效，在这种情况下，该方法不仅不能有效保护地下岩石工程测试孔口60cm范围的集中损伤破裂区，还额外的增加了测试前的工作量。 发明内容[0005] 本发明提供一种适应不同孔径的地下岩石工程测试钻孔孔口保护装置，解决现有技术中岩石工程测试钻孔保护操作粗糙，效果差，以及混凝土喷射易导致保护材料被封住的问题。 [0006] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种适应不同孔径的地下岩石工程测试钻孔孔口保护装置，包括：波纹板外罩，轮轴，弹性内钢片以及牵引钢索； [0007] 所述波纹板外罩为中空筒形结构，筒壁为波纹板型结构； [0008] 所述弹性内钢片沿所述波纹板外罩的内壁弧面设置，其弧面与所述波纹板外罩的内壁弧面贴合；所述弹性内钢片头端固定在所述波纹板外罩内壁上； [0009] 所述轮轴置于所述波纹板外罩筒腔内；所述牵引钢索缠绕在所述轮轴上，其尾端与所述弹性内钢片尾端连接； [0010] 其中，所述弹性内钢片的片身通过卡环固定在所述波纹板外罩的内壁上，且所述弹性内钢片嵌于所述卡环内，可在所述卡环内滑动； [0011] 在转动所述轮轴，将所述牵引钢索逐步缠绕在所述轮轴上的情况下，拉动所述弹性内钢片的尾端，迫使其在所述卡环内滑动并拉动所述波纹板外罩沿弧面收缩，缩小所述波纹板外罩的筒径。 [0012] 进一步地，所述弹性内钢片至少为两片； [0013] 其中，所述至少两片弹性内钢片均匀设置在所述波纹板外罩内壁上，每一片弹性钢片通过一牵引钢索牵引； [0014] 在转动所述轮轴，将所述牵引钢索逐步缠绕在所述轮轴上的情况下，所述波纹板外罩承受均匀的拉力。 [0015] 进一步地，所述弹性内钢片的数量为四片，等间距设置在所述波纹板外罩内壁上。 [0016] 进一步地，四片所述弹性内钢片位于所述波纹板外罩内的深度一致。 [0017] 进一步地，所述弹性内钢片设置在呈环状，沿所述波纹板外罩的内壁弧面设置； [0018] 其中，所述弹性内钢片头端固定在所述波纹板外罩的内壁上，片身通过卡环固定，可在所述卡环内滑动。 [0019] 进一步地，所述轮轴轴心位置设置一摇柄。 [0020] 进一步地，所述装置还包括：锥形护套； [0021] 所述锥形护套为筒状结构，且其内径逐步缩小； [0022] 所述锥形护套的小内径端通过卡扣与所述轮轴固定相连。 [0023] 进一步地，所述轮轴顶壁与所述锥形护套的小内径端通过相互咬合的卡槽相连。 [0024] 进一步地，所述装置还包括：环形护板； [0025] 所述环形护板紧箍在所述波纹板外罩的尾端； [0026] 其中，所述锥形护套与所述轮轴的衔接部位于环形护板内腔内。 [0027] 进一步地，所述环形护板以及所述锥心护套上设置标识结构，增强各种环境下的孔口位置辨识度； [0028] 其中，所述标识结构包括：反光材料标识。 [0030] 1、本申请实施例中提供的适应不同孔径的地下岩石工程测试钻孔孔口保护装置，通过波纹板外罩在钻孔内形成抵靠在孔壁的保护罩，大大提升对集中损伤破裂区的保护效果，大大降低开裂和应力型碎石导致的堵孔风险。同时通过轮轴，弹性内钢片以及牵引钢索构成波纹板外罩的伸缩和舒张的控制结构，从而简化护孔操作，也能实现针对不同规格范围的孔径的广泛适应，大大增强其作用效果。 [0031] 2、本申请实施例中提供的适应不同孔径的地下岩石工程测试钻孔孔口保护装置，通过轮轴以及缠绕在其上的钢索实现便捷省力的伸缩操作，大大提升了护孔的操作效率，同时也降低了对孔的污染。 [0032] 3、本申请实施例中提供的适应不同孔径的地下岩石工程测试钻孔孔口保护装置，通过弹性内钢片实现区域性的拉伸和弹性支撑操作，一方面能够支撑波纹板外罩使其能够紧靠在孔壁上；另一方面，在缩小内径的过程中，实现外罩整体拉动，大大降低了收缩难度，提升了收缩效率，同时减少了对波纹板外罩的形变损伤。 [0034] 图1为本发明实施例提供的适应不同孔径的地下岩石工程测试钻孔孔口保护装置的结构示意图； [0035] 图2为本发明实施例提供的适应不同孔径的地下岩石工程测试钻孔孔口保护装置置于孔内的状态剖视图； [0036] 图3为本发明实施例提供的适应不同孔径的地下岩石工程测试钻孔孔口保护装置的俯视图； [0037] 图4为本发明实施例提供的弹性内钢片与牵引钢索以及轮轴的连接结构示意图； [0038] 图5为本发明实施例提供的弹性内钢片与牵引钢索的连接结构示意图； [0039] 图6为本发明实施例提供的弹性内钢片与波纹板外罩的连接结构示意图； [0040] 图7为本发明实施例提供的锥形护套的结构示意图； [0041] 图8为本发明实施例提供的轮轴顶部卡槽结构示意图。 具体实施方式[0042] 本申请实施例通过提供一种适应不同孔径的地下岩石工程测试钻孔孔口保护装置，解决现有技术中岩石工程测试钻孔保护设施粗糙，防护效果差，以及混凝土喷射易导致保护材料被封住的问题；达到了提升保护效果的技术效果。 [0043] 为解决上述技术问题，本申请实施例提供技术方案的总体思路如下： [0044] 一种适应不同孔径的地下岩石工程测试钻孔孔口保护装置，包括：波纹板外罩，轮轴，弹性内钢片以及牵引钢索； [0045] 所述波纹板外罩为中空筒形结构，筒壁为波纹板型结构； [0046] 所述弹性内钢片沿所述波纹板外罩的内壁弧面设置，其弧面与所述波纹板外罩的内壁弧面贴合；所述弹性内钢片头端固定在所述波纹板外罩内壁上； [0047] 所述轮轴置于所述波纹板外罩筒腔内；所述牵引钢索缠绕在所述轮轴上，其尾端与所述弹性内钢片尾端连接； [0048] 其中，所述弹性内钢片的片身通过卡环固定在所述波纹板外罩的内壁上，且所述弹性内钢片嵌于所述卡环内，可在所述卡环内滑动； [0049] 在转动所述轮轴，将所述牵引钢索逐步缠绕在所述轮轴上的情况下，拉动所述弹性内钢片的尾端，迫使其在所述卡环内滑动并拉动所述波纹板外罩沿弧面收缩，缩小所述波纹板外罩的筒径。 [0050] 通过上述内容可以看出，通过波纹板外罩形成孔的保护结构，通过弹性内钢片、牵引钢索以及轮轴的配合结构实现的波纹板外罩形态，内径的调节，使得外罩能够有效的抵靠在孔壁上，同时也能适应各种规格的孔，同时还可以避免各类杂物造成孔的堵塞和污染。 [0051] 为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。 [0052] 参见图1、图2、图3和图4，本发明实施例提供的一种适应不同孔径的地下岩石工程测试钻孔孔口保护装置，包括：波纹板外罩1，轮轴3，弹性内钢片以及牵引钢索8； [0053] 所述波纹板外罩1为中空筒形结构，筒壁为波纹板型结构； [0054] 所述弹性内钢片沿所述波纹板外罩1的内壁弧面设置，其弧面与所述波纹板外罩1的内壁弧面贴合；所述弹性内钢片头端固定在所述波纹板外罩1内壁上； [0055] 所述轮轴3置于所述波纹板外罩1筒腔内；所述牵引钢索8缠绕在所述轮轴3上，其尾端与所述弹性内钢片尾端连接； [0056] 其中，所述弹性内钢片的片身通过卡环固定在所述波纹板外罩1的内壁上，且所述弹性内钢片嵌于所述卡环内，可在所述卡环内滑动； [0057] 在转动所述轮轴3，将所述牵引钢索8逐步缠绕在所述轮轴3上的情况下，拉动所述弹性内钢片的尾端，迫使其在所述卡环内滑动并拉动所述波纹板外罩1沿弧面收缩，缩小所述波纹板外罩1的筒径。 [0058] 下面将分别介绍所述结构和操作过程。 [0059] 首先介绍结构。 [0060] 参见图4和图5，波纹板外罩1采用波纹型板材结构，可在波纹方向上收缩，即波纹间距可收缩，相邻波纹靠近。当卷成筒形的情况下，波纹收缩将缩小筒形结构的外径，本实施例中，当外罩处于舒张状态时，可以抵靠在待保护井孔的内壁上。当需要取出时，通过收缩波纹结构，缩小筒形结构外径，便捷的从井口取出。 [0061] 参见图5和图6，本实施例通过弹性内钢片作为直接牵引结构，沿所述波纹板外罩1的内壁弧面设置，其弧面与所述波纹板外罩1的内壁弧面贴合，通过弹性内钢片实现整体牵引，配合固定卡槽701、活动卡槽702形成弹性内钢片的移动通道，一方面约束弹性内钢片的移动方向，保持钢片的弧形形态，另一方面弹性内钢片的弧形形态也能够维持所述波纹板外罩1的筒形形态，特别是在受力收缩的情况下，能够保持外罩形态，保持其护孔效果。 [0062] 所述弹性内钢片至少为两片；所述至少两片弹性内钢片均匀设置在所述波纹板外罩内壁上，每一片弹性钢片通过一牵引钢索牵引；在转动所述轮轴，将所述牵引钢索逐步缠绕在所述轮轴上的情况下，所述波纹板外罩承受均匀的拉力。使得在同一时刻，波纹板外罩1整体上的受力能够均匀分散在外罩上，避免局部受力过大造成外罩形态劣化，影响护孔效果。 [0063] 优选的，所述弹性内钢片的数量为四片，等间距设置在所述波纹板外罩内壁上。四片所述弹性内钢片位于所述波纹板外罩内的深度一致。使得受力能够基于同一平面作用，保持外罩形态。 [0064] 或者，所述弹性内钢片设置在呈环状，沿所述波纹板外罩1的内壁弧面设置；其中，所述弹性内钢片头端固定在所述波纹板外罩的内壁上，片身通过卡环固定，可在所述卡环内滑动。 [0065] 即，所述弹性内钢片能够沿波纹板外罩1内壁设置，形成一个完成的环形状态，通过卡环约束在外罩内壁上。所述波纹板外罩1的伸缩能够沿弹性钢片动作。 [0066] 所述轮轴3轴心位置设置一摇柄6；便于转动施力。 [0067] 参见图7和图8，所述装置还包括：锥形护套5；所述锥形护套5为筒状结构，且其内径逐步缩小；所述锥形护套5的小内径端通过卡扣501与所述轮轴3上的卡扣301固定相连。 [0068] 所述轮轴3顶壁与所述锥形护套的小内径端通过相互咬合的卡槽相连；便于拆卸。 [0069] 所述装置还包括：环形护板4；所述环形护板4紧箍在所述波纹板外罩1的尾端；其中，所述锥形护套与所述轮轴的衔接部位于环形护板内腔内。 [0070] 具体来说，环形护板4可采用两个分立的C型板压合而成，并通过销孔以及与之匹配的锁销锁紧。 [0071] 所述环形护板以及所述锥形护套上设置标识结构，增强各种环境下的钻口位置辨识度； [0072] 其中，所述标识结构包括：反光材料标识。 [0073] 本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点： [0074] 1、本申请实施例中提供的适应不同孔径的地下岩石工程测试钻孔孔口保护装置，通过波纹板外罩在钻孔内形成抵靠在孔壁的保护罩，大大提升对集中损伤破裂区的保护效果，大大降低开裂和应力型碎石导致的堵孔风险。同时通过轮轴，弹性内钢片以及牵引钢索构成波纹板外罩的伸缩和舒张的控制结构，简化了护孔的操作过程，也能实现针对不同规格范围的孔径的广泛适应，大大增强其作用效果。 [0075] 2、本申请实施例中提供的适应不同孔径的地下岩石工程测试钻孔孔口保护装置，通过轮轴以及缠绕在其上的钢索实现便捷省力的伸缩操作，大大提升了护孔的操作效率，同时也降低了对孔的污染。 [0076] 3、本申请实施例中提供的适应不同孔径的地下岩石工程测试钻孔孔口保护装置，通过弹性内钢片实现区域性的拉伸和弹性支撑操作，一方面能够支撑波纹板外罩使其能够紧靠在孔壁上；另一方面，在缩小内径的过程中，实现外罩整体拉动，大大降低了收缩难度，提升了收缩效率，同时减少了对波纹板外罩的形变损伤。 [0077] 4、本申请实施例中提供的适应不同孔径的地下岩石工程测试钻孔孔口保护装置，通过锥形护套和环形护板，充分降低混凝土喷射对轮轴及其操作造成的不利影响，便于后期取出保护装置。 |
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