本實(shí)用新型涉及巖石工程無損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于多種鉆孔角度的聲波測(cè)試用耦合介質(zhì)輸送裝置及聲波測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)和深部資源能源開采的日益推進(jìn)，出現(xiàn)了一系列的地下巖石工程，如交通隧道、水電地下廠房、油漆儲(chǔ)存庫、礦山巷道等。為了保證開挖過程中的穩(wěn)定性，需要對(duì)圍巖進(jìn)行合適的支護(hù)，因此可靠獲取這些工程開挖過程中的巖體力學(xué)響應(yīng)是實(shí)施圍巖支護(hù)，保證工程安全進(jìn)行的重要環(huán)節(jié)。松動(dòng)圈支護(hù)理論是目前廣泛采用的巖體支護(hù)理論，它是根據(jù)圍巖碎裂帶的深度設(shè)計(jì)錨桿長(zhǎng)度等支護(hù)參數(shù)，其核心工作是確定巖體在開挖爆破及內(nèi)部應(yīng)力釋放的過程中可能造成的損傷深度，主流方法是進(jìn)行巖體聲波測(cè)試。聲波測(cè)試是通過激發(fā)彈性波在巖體介質(zhì)中傳播，而聲波傳播速度取決于巖體完整性程度，完整巖體的波速一般較高，而在應(yīng)力下降，裂隙擴(kuò)展的松動(dòng)區(qū)域內(nèi)波速相對(duì)下降，因而在完整圍巖段和松弛損傷段之間會(huì)出現(xiàn)明顯的波速變化，據(jù)此分析彈性波的波速，波幅，頻譜等參數(shù)來研究巖體的物理力學(xué)性質(zhì)及其構(gòu)造特征。

聲波測(cè)試早期主要應(yīng)用于礦山豎井，要求測(cè)孔內(nèi)裝滿水即可，然而這種測(cè)試方法應(yīng)用于非垂直測(cè)孔(尤其是水平孔和上傾孔)時(shí)，必須保證發(fā)射器和接收器同時(shí)與孔壁耦合良好，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的限制或者測(cè)試條件的變化，使得該方法的應(yīng)用推廣具有局限性。一方面，垂直測(cè)孔容易裝滿水，即使是在孔壁裂隙極其發(fā)育段，只要保證以一定的壓力持續(xù)不間斷的供水，也能將測(cè)試孔內(nèi)的水位維持在一定的深度。但是對(duì)于上傾孔，即使采用封堵的方式也很 難保證孔內(nèi)始終充滿水，對(duì)于大角度的上傾孔，尤其是上傾90°的測(cè)試孔，封堵洞口保水的方法基本難以實(shí)現(xiàn)；另一方面，聲波測(cè)試設(shè)備的環(huán)形發(fā)射器和接收器可以在垂直孔內(nèi)360°全方位進(jìn)行探測(cè)。將聲波測(cè)試設(shè)備置于非垂直孔時(shí)，設(shè)備由于重力作用不可避免地要與測(cè)孔壁接觸，這就導(dǎo)致聲波測(cè)試實(shí)質(zhì)上只測(cè)了設(shè)備與孔壁接觸斷面上的波速。如果發(fā)射器或者接收器所在位置的接觸面沒有充滿耦合用水，測(cè)試工作就無法進(jìn)行。再者，即使非垂直孔內(nèi)充滿水，由于波在固體中傳播速度要比在液體中快，仍然只能測(cè)設(shè)備與孔壁接觸斷面上的波速，而無法獲得孔內(nèi)其他方位的測(cè)試結(jié)果。另外在巖石裂隙發(fā)育或者高應(yīng)力區(qū)，鉆孔極有可能在測(cè)試過程中發(fā)生縮孔甚至是塌孔，這會(huì)導(dǎo)致聲波測(cè)試設(shè)備卡在孔內(nèi)無法取出，甚至不得不放棄該測(cè)試孔。

為了解決上述耦合問題，一系列利用氣囊輔助的聲波測(cè)試設(shè)備出現(xiàn)了。有的是利用氣囊對(duì)局部孔段進(jìn)行封堵，有的是將探測(cè)器的整體或者局部包裹在氣囊中，然后氣囊中充水來營(yíng)造水耦合條件。這些方法的缺陷在于：一方面，由于聲波發(fā)射換能器、接收換能器與孔壁沒有直接通過水耦合，皮囊的波速對(duì)真實(shí)巖體波速會(huì)產(chǎn)生干擾，能量傳遞損失，測(cè)試結(jié)果受到一定程度的影響；另一方面，巖體質(zhì)量較差或者鉆孔內(nèi)部有碎石時(shí)，皮囊外壁與巖壁之間還存在間隙，波在空氣中傳播距離短，速度衰減快，在沒有耦合劑的情況下可能會(huì)測(cè)不出波速。再者，利用這些方法對(duì)皮囊材料的選擇很重要，皮囊太軟太薄，容易被測(cè)試孔內(nèi)的硬物扎破或者在移動(dòng)測(cè)點(diǎn)位置時(shí)磨破，皮囊太硬太厚，充氣壓力不易控制，壓力過小接觸不到巖壁，壓力過大會(huì)對(duì)巖壁形成擠壓，甚至影響巖壁的受力情況。而且，氣囊的使用還需要考慮與現(xiàn)有聲波探測(cè)設(shè)備的配套問題，氣囊所發(fā)揮的保水保壓功效決定了它與聲波測(cè)試設(shè)備之間的連接必須是紋絲合縫的，采用氣囊的方法還不得不重新采購(gòu)成套的設(shè)備，故在已有聲波測(cè)試探頭的情況下，氣囊的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性并不突出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種適用于多種鉆孔角度的聲波測(cè)試用耦合介質(zhì)輸送裝置及聲波測(cè)試裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中巖體深孔聲波測(cè)試耦合環(huán)境差的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種適用于多種鉆孔角度的聲波測(cè)試用耦合介質(zhì)輸送裝置，包括：

探頭支座，用于固定聲波測(cè)試探頭；

輸送管路，所述輸送管路固定在所述探頭支座上部，用于向固定在所述探頭支座內(nèi)的聲波測(cè)試探頭與孔壁接觸區(qū)域輸送耦合介質(zhì)。

進(jìn)一步地，所述輸送管路包括：

第一噴口以及與之噴射方向相反的第二噴口；

第三噴口，所述第三噴口設(shè)置在所述第一噴口與所述第二噴口之間，噴射方向朝向所述第一噴口與所述第二噴口之間的區(qū)域；

耦合介質(zhì)總管，分別與所述第一噴口、所述第二噴口以及所述第三噴口連通，用于輸送耦合介質(zhì)。

進(jìn)一步地，所述第一噴口包括：對(duì)稱設(shè)置的第一左翼噴口以及第一右翼噴口；

所述第二噴口包括：對(duì)稱設(shè)置的第二左翼噴口以及第二右翼噴口；

所述第三噴口包括：對(duì)稱設(shè)置的第三左翼噴口以及第三右翼噴口；

其中，在執(zhí)行聲波測(cè)試操作時(shí)，所述第一左翼噴口以及所述第一右翼噴口向所述聲波測(cè)試探頭與所述孔壁的接觸區(qū)域輸送耦合介質(zhì)；

所述第二左翼噴口以及所述第二右翼噴口向所述聲波測(cè)試探頭與所述孔壁的接觸區(qū)域輸送耦合介質(zhì)；

所述第三左翼噴口以及所述第三右翼噴口向所述聲波測(cè)試探頭與所述孔壁的接觸區(qū)域輸送耦合介質(zhì)。

進(jìn)一步地，所述探頭支座包括：半圓形槽板；

所述半圓形槽板的兩側(cè)頂端對(duì)稱設(shè)置左上側(cè)翼、右上側(cè)翼、左下側(cè)翼 以及右下側(cè)翼；

所述第一左翼噴口設(shè)置在所述左上側(cè)翼上，朝向所述左下側(cè)翼；所述第一右翼噴口設(shè)置在所述右上側(cè)翼上，朝向所述右下側(cè)翼；

所述第二左翼噴口設(shè)置在所述左下側(cè)翼上，朝向所述左上側(cè)翼；所述第二右翼噴口設(shè)置在所述右下側(cè)翼上，朝向所述右上側(cè)翼；

所述第三左翼噴口設(shè)置在所述半圓形槽板頂端，位于所述左上側(cè)翼和左下側(cè)翼；所述第三右翼噴口設(shè)置在所述半圓形槽板頂端，位于所述右上側(cè)翼和右下側(cè)翼之間。

進(jìn)一步地，所述左上側(cè)翼、所述右上側(cè)翼、所述左下側(cè)翼以及所述右下側(cè)翼為弧形延伸結(jié)構(gòu)；

其中，在執(zhí)行聲波測(cè)試操作時(shí)，所述左上側(cè)翼、所述右上側(cè)翼、所述左下側(cè)翼以及所述右下側(cè)翼將所述聲波探頭壓緊在所述半圓形槽板內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述半圓形槽板上設(shè)置耦合介質(zhì)輸入接口，與所述耦合介質(zhì)總管相連。

進(jìn)一步地，所述耦合介質(zhì)總管包括：

輸入總管，與所述耦合介質(zhì)輸入接口連通；

第一輸入支管，與所述輸入總管連通，并與所述第一左翼噴口、所述第二左翼噴口以及所述第三左翼噴口連通；

第二輸入支管，與所述輸入總管連通，并與所述第一右翼噴口、所述第二右翼噴口以及所述第三右翼噴口連通。

進(jìn)一步地，所述半圓形槽板內(nèi)，所述第一噴口和第二噴口之間的區(qū)域設(shè)置環(huán)形凹槽，用于避免半圓形槽板與聲波測(cè)試探頭上的換能器接觸。

進(jìn)一步地，所述輸送裝置還包括：升降支架；所述升降支架固定在所述探頭支架底部。

一種適用于多種鉆孔角度的聲波測(cè)試裝置，包括：聲波測(cè)試探頭以及所述適用于多種鉆孔角度的聲波測(cè)試用耦合介質(zhì)輸送裝置。

本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的適用于多種鉆孔角度的聲波測(cè)試用耦合介質(zhì)輸送裝置，通過耦合介質(zhì)輸送結(jié)構(gòu)來承載固定聲波測(cè)試探頭，并在其與孔壁接觸的局部區(qū)域輸送穩(wěn)定的耦合介質(zhì)，從而建立可靠的測(cè)量耦合環(huán)境，提升聲波測(cè)量的可靠性；更重要的是，其針對(duì)上傾孔這類特殊的鉆孔結(jié)構(gòu)，通常耦合介質(zhì)并不能穩(wěn)定駐留在接觸區(qū)域，或者通過氣囊結(jié)構(gòu)其本身也影響聲波測(cè)量，從而嚴(yán)重影響測(cè)量的可靠性；本申請(qǐng)的耦合介質(zhì)輸送結(jié)構(gòu)僅僅需要保持接觸區(qū)域的耦合環(huán)境，保證了測(cè)量需要的同時(shí)，其本身的建立過程也簡(jiǎn)便高效。

進(jìn)一步地，通過設(shè)置第一左翼噴口、第一右翼噴口、第二左翼噴口、第二右翼噴口、第三左翼噴口以及第三右翼噴口形成圍繞接觸區(qū)域的六點(diǎn)耦合介質(zhì)輸送點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全覆蓋設(shè)計(jì)，保證建立可靠的耦合環(huán)境。

進(jìn)一步地，通過半圓形槽板以及側(cè)翼結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)耦合介質(zhì)的輸入，實(shí)現(xiàn)輔助結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化；同時(shí)，能夠穩(wěn)定的固定聲波測(cè)試探頭；也能夠起到良好的保護(hù)作用；包住了探頭的大部分裸露面，當(dāng)發(fā)生塌孔或者縮孔時(shí)，釋放側(cè)管與底桿對(duì)護(hù)筒的壓力，拉動(dòng)傳輸線即可將測(cè)試探頭取出孔外，在一定程度上保護(hù)了測(cè)試探頭，大大降低了碎巖塊對(duì)探頭的損傷，同時(shí)也降低了因?yàn)榭锥鵁o法取出測(cè)試探頭的風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型提供的適用于多種鉆孔角度的聲波測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型提供的適用于多種鉆孔角度的聲波測(cè)試用耦合介質(zhì)輸送裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型提供的適用于多種鉆孔角度的聲波測(cè)試用耦合介質(zhì) 輸送裝置俯視圖。

具體實(shí)施方式

本申請(qǐng)實(shí)施例通過提供一種適用于多種鉆孔角度的聲波測(cè)試用耦合介質(zhì)輸送裝置及聲波測(cè)試裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中巖體深孔聲波測(cè)試耦合環(huán)境差的技術(shù)問題；達(dá)到了提升耦合環(huán)境質(zhì)量的技術(shù)效果。

為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實(shí)施方式對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體特征是對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案的詳細(xì)的說明，而不是對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)實(shí)施例以及實(shí)施例中的技術(shù)特征可以相互組合。

參見圖1～圖3，一種適用于多種鉆孔角度的聲波測(cè)試用耦合介質(zhì)輸送裝置，包括：

探頭支座2，用于固定聲波測(cè)試探頭1；

輸送管路，所述輸送管路固定在所述探頭支座2上部，用于向固定在所述探頭支座2內(nèi)的聲波測(cè)試探頭1與孔壁接觸區(qū)域輸送耦合介質(zhì)。

具體說來，通過探頭支座2固定聲波測(cè)試探頭1，所述輸送管路向聲波探頭1與孔壁的接觸區(qū)域輸送耦合介質(zhì)，即形成局部耦合環(huán)境，保證了聲波測(cè)量操作。

進(jìn)一步地，所述輸送管路包括：

第一噴口(301、302)以及與之噴射方向相反的第二噴口(501、502)；

第三噴口(401、402)，所述第三噴口(401、402)設(shè)置在所述第一噴口與所述第二噴口之間，噴射方向朝向所述第一噴口與所述第二噴口之間的區(qū)域；

耦合介質(zhì)總管，分別與所述第一噴口、所述第二噴口以及所述第三噴口連通，用于輸送耦合介質(zhì)。

具體來說，通過三個(gè)方向輸送耦合介質(zhì)，在保證耦合環(huán)境的建立。

所述第一噴口包括：對(duì)稱設(shè)置的第一左翼噴口301以及第一右翼噴口302；

所述第二噴口包括：對(duì)稱設(shè)置的第二左翼噴口501以及第二右翼噴口502；

所述第三噴口包括：對(duì)稱設(shè)置的第三左翼噴口401以及第三右翼噴口402；

其中，在執(zhí)行聲波測(cè)試操作時(shí)，所述第一左翼噴口301以及所述第一右翼噴口302向所述聲波測(cè)試探頭1與所述孔壁的接觸區(qū)域輸送耦合介質(zhì)；

所述第二左翼噴口501以及所述第二右翼噴口502向所述聲波測(cè)試探頭1與所述孔壁的接觸區(qū)域輸送耦合介質(zhì)；

所述第三左翼噴口401以及所述第三右翼噴口402向所述聲波測(cè)試探頭1與所述孔壁的接觸區(qū)域輸送耦合介質(zhì)。

進(jìn)一步地，所述探頭支座2包括：半圓形槽板；

所述半圓形槽板的兩側(cè)頂端對(duì)稱設(shè)置左上側(cè)翼102、右上側(cè)翼104、左下側(cè)翼101以及右下側(cè)翼103；

所述第一左翼噴口301設(shè)置在所述左上側(cè)翼102上，朝向所述左下側(cè)翼101；所述第一右翼噴口302設(shè)置在所述右上側(cè)翼104上，朝向所述右下側(cè)翼103；

所述第二左翼噴口501設(shè)置在所述左下側(cè)翼101上，朝向所述左上側(cè)翼102；所述第二右翼噴口502設(shè)置在所述右下側(cè)翼103上，朝向所述右上側(cè)翼104；

所述第三左翼噴口401設(shè)置在所述半圓形槽板頂端，位于所述左上側(cè)翼102和左下側(cè)翼101之間；所述第三右翼噴口402設(shè)置在所述半圓形槽板頂端，位于所述右上側(cè)翼104和右下側(cè)翼103之間。

進(jìn)一步地，所述左上側(cè)翼102、所述右上側(cè)翼104、所述左下側(cè)翼101 以及所述右下側(cè)翼103為弧形延伸結(jié)構(gòu)；

其中，在執(zhí)行聲波測(cè)試操作時(shí)，所述左上側(cè)翼102、所述右上側(cè)翼104、所述左下側(cè)翼101以及所述右下側(cè)翼103將所述聲波探頭1壓緊在所述半圓形槽板內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述半圓形槽板上設(shè)置耦合介質(zhì)輸入接口9，與所述耦合介質(zhì)總管相連。

進(jìn)一步地，所述耦合介質(zhì)總管包括：

輸入總管6，與所述耦合介質(zhì)輸入接口9連通；

第一輸入支管701，與所述輸入總管6連通，并與所述第一左翼噴口301、所述第二左翼噴口501以及所述第三左翼噴口401連通；

第二輸入支管702，與所述輸入總管6連通，并與所述第一右翼噴口302、所述第二右翼噴口502以及所述第三右翼噴口402連通。

進(jìn)一步地，所述半圓形槽板內(nèi)，所述第一噴口和第二噴口之間的區(qū)域設(shè)置環(huán)形凹槽8，用于避免半圓形槽板與聲波測(cè)試探頭上的換能器接觸。

進(jìn)一步地，所述輸送管路為三組，分別對(duì)應(yīng)所述聲波測(cè)試探頭上的三個(gè)換能器。

所述輸送裝置還包括：升降支架；所述升降支架固定在所述探頭支架底部。

一種適用于多種鉆孔角度的聲波測(cè)試裝置，包括：聲波測(cè)試探頭以及所述的聲波測(cè)試用耦合介質(zhì)輸送裝置。

本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的適用于多種鉆孔角度的聲波測(cè)試用耦合介質(zhì)輸送裝置，通過耦合介質(zhì)輸送結(jié)構(gòu)來承載固定聲波測(cè)試探頭，并在其與孔壁接觸的局部區(qū)域輸送穩(wěn)定的耦合介質(zhì)，從而建立可靠的測(cè)量耦合環(huán)境，提升聲波測(cè)量的可靠性；更重要的是，其針對(duì)上傾孔這類特殊的鉆孔結(jié)構(gòu)， 通常耦合介質(zhì)并不能穩(wěn)定駐留在接觸區(qū)域，或者通過氣囊結(jié)構(gòu)其本身也影響聲波測(cè)量，從而嚴(yán)重影響測(cè)量的可靠性；本申請(qǐng)的耦合介質(zhì)輸送結(jié)構(gòu)僅僅需要保持接觸區(qū)域的耦合環(huán)境，保證了測(cè)量需要的同時(shí)，其本身的建立過程也簡(jiǎn)便高效。

進(jìn)一步地，通過設(shè)置第一左翼噴口、第一右翼噴口、第二左翼噴口、第二右翼噴口、第三左翼噴口以及第三右翼噴口形成圍繞接觸區(qū)域的六點(diǎn)耦合介質(zhì)輸送點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全覆蓋設(shè)計(jì)，保證建立可靠的耦合環(huán)境。

進(jìn)一步地，通過半圓形槽板以及側(cè)翼結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)耦合介質(zhì)的輸入，實(shí)現(xiàn)輔助結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化；同時(shí)，能夠穩(wěn)定的固定聲波測(cè)試探頭；也能夠起到良好的保護(hù)作用；包住了探頭的大部分裸露面，當(dāng)發(fā)生塌孔或者縮孔時(shí)，釋放側(cè)管與底桿對(duì)護(hù)筒的壓力，拉動(dòng)傳輸線即可將測(cè)試探頭取出孔外，在一定程度上保護(hù)了測(cè)試探頭，大大降低了碎巖塊對(duì)探頭的損傷，同時(shí)也降低了因?yàn)榭锥鵁o法取出測(cè)試探頭的風(fēng)險(xiǎn)。

最后所應(yīng)說明的是，以上具體實(shí)施方式僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。