本實用新型涉及一種水壓致裂法地應力測試印模定向器裝置。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力測試。

背景技術：

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

水壓致裂法地應力測試過程中，很關鍵的一個環(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，對裂縫的方位進行定向，以測定大次主應力的方向。

常規(guī)的定向器為一個連接在封隔器下方的圓筒狀物件，即一個純銅的外殼，內(nèi)置一個指針式羅盤、照相紙和帶有定時器的光源。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)印模器下到預定位置后，啟動定時器開關，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方向。

在使用過程中，會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、顯影時間控制等因素，影響到定向成果。關鍵是 在定向用相紙的安裝、取出、顯影和定影整個過程中，均需要在暗室操作，給地應力測試現(xiàn)場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。

技術實現(xiàn)要素：

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

本實用新型所采用的技術方案是：一種水壓致裂法地應力測試印模定向器，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)設有機芯安裝座，該機芯安裝座與基座相連，機芯安裝座內(nèi)固定安裝有攝像機、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，羅盤底座上標有基線，發(fā)光片安裝于羅盤的靠近基座端，攝像機設置于羅盤的遠離基座端，攝像機朝向羅盤布置。

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。

本實用新型的有益效果是：本實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，大幅度提高了測試質(zhì)量和工作效益。

附圖說明

圖1為實施例的結構示意圖。

圖2為水壓致裂法地應力測試系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例為一種水壓致裂法地應力測試印模定向器，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)設有機芯安裝座9，該機芯安裝座與基座5相連，機芯安裝座9內(nèi)固定安裝有攝像機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2設置于羅盤3的遠離基座5端，攝像機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，底座上標有基線。

圖2為水壓致裂法地應力測試系統(tǒng)示意圖。在進行水壓致裂法地應力測試的巖體致裂過后，將連接有定向器裝置的印模器通過壓力鋼管放入測試孔中的已致裂的測試段位置，通過水泵(油泵)對印模器進行加壓，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力時，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距離；再通過定向器所記錄的基線方位，計算出印痕的方位；從而計算出測試段巖體平面最大主應力的方向。

本實施例中定向器的工作原理：在進行水壓致裂法地應力測試段的印模時，將羅盤3(垂直孔時采用垂直用羅盤、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2安裝在羅盤3的上方，打開攝像機2啟動開關，攝像機2開始實時拍照并記錄，攝像機2采用可充式鋰電池供電，充滿后可連續(xù)工作3～4小時。

將機芯(包括機芯安裝座9、發(fā)光片4、羅盤3和攝像機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)的水壓致裂測試段位置，加壓，印模。

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