(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210805107.8 (22)申请日 2022.07.08 (71)申请人 长安大学 地址 710054 陕西省西安市碑林区南 二环 路中段126号 申请人 中国科学院地理科 学与资源研究所 (72)发明人 孙巍锋　兰恒星　李郎平　伍宇明　 晏长根　包含　刘鑫　董忠红　 许江波　石玉玲　刘世杰　田朝阳　 梁秦源　王小婵　李洲辰　任轩承　 (74)专利代理 机构 北京圣州专利代理事务所 (普通合伙) 11818 专利代理师 刘岩 (51)Int.Cl. G01N 3/12(2006.01)G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种用于岩土体钻孔内模型试验的装置及 方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于岩土体钻孔内模型 试验的装置， 底板的上方依次设置有支撑板、 压 板、 安装板， 底板、 支撑板、 压板与安装板之间通 过调节结构连接； 底板上顶升元件的顶部设置有 承压板， 承压板上设置有力传感器， 支撑板上设 置有与承压板相适配的通孔， 支撑板上设置有模 型箱； 支撑板上设置有孔壁测试机构， 安装板上 设置有孔内测试机构， 压板上设置有使孔内测试 机构穿过的避让孔一； 孔壁测试机构、 力传感器 均通过数据采集器与计算机连接。 本发明还公开 了一种用于岩土体钻孔内模型试验装置的方法， 本发明采用上述的用于岩土体钻孔内模型试验 的装置及方法， 能够解决现有的岩 土体试验无法 模拟实际受力， 导致试验测试存在较大误差的问 题。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 115266371 A 2022.11.01 CN 115266371 A 1.一种用于岩土体钻孔内模型试验的装置， 其特征在于： 包括底板， 底板的上方设置有 支撑板， 支撑板的一端 上方设置有压板， 压板的上方设置有安装板， 底板、 支撑板、 压板与安 装板之间通过调节结构连接； 底板上设置有顶升元件， 顶升元件的顶部 设置有承压板， 承压 板上设置有测 量顶升力的力传感器， 支撑板上设置有与承压板相适配的通孔， 支撑板上设 置有模型箱， 模型箱 位于通孔的正上方， 压板位于模型箱的正上方； 支撑板上设置有孔壁测 试机构， 孔壁测试机构位于模型箱的一侧， 安装板上设置有孔内测试机构， 孔内测试机构位 于模型箱的正上方， 压板上设置有使孔内测试机构穿过的避 让孔一； 孔壁测试机构、 力 传感 器均通过 数据采集器与计算机连接， 计算机、 顶升元件和孔 壁测试机构与电源连接 。 2.根据权利要求1所述的一种用于岩土体钻孔内模型试验的装置， 其特征在于： 所述调 节结构包括螺杆二， 底板、 支撑板、 压板与安装板上设置有使螺杆二穿过的通孔， 底板、 支撑 板、 压板与安装板的上 下表面均设置有限位的螺母， 螺母套设在螺杆二上。 3.根据权利要求1所述的一种用于岩土体钻孔内模型试验的装置， 其特征在于： 所述底 板的一端与支撑板的一端设置有螺杆一， 底板、 支撑板上设置有使螺杆一穿过的通孔， 底 板、 支撑板的上下表面均设置有限位的螺母， 螺母套设在螺杆一上。 4.根据权利要求1所述的一种用于岩土体钻孔内模型试验的装置， 其特征在于： 所述模 型箱为三个侧面封闭， 一个侧面敞口的矩形结构， 模型箱的上顶面和下底面敞口设置， 模型 箱的内部设置有将侧面敞口封闭的侧板一或侧板二， 侧板二的中部 设置有向内凹的半圆柱 型的模具。 5.根据权利要求1所述的一种用于岩土体钻孔内模型试验的装置， 其特征在于： 所述顶 升元件为千斤顶， 千斤顶通过油管与油泵连接， 油泵与控制箱连接， 控制箱与电源连接 。 6.根据权利要求1所述的一种用于岩土体钻孔内模型试验的装置， 其特征在于： 所述承 压板的中部 设置有放置力 传感器的安装盒， 安装盒的侧壁与承压板之 间通过若干个加筋板 连接， 安装盒的侧壁上设置有 使力传感器的线穿过的缺口， 力传感器与数据采集器连接 。 7.根据权利要求1所述的一种用于岩土体钻孔内模型试验的装置， 其特征在于： 所述压 板的避让孔一上设置有将避让孔封闭的盖板， 盖板的下表面上设置有与避 让孔一相适配的 凸块， 凸块下表面与压 板下表面平齐。 8.根据权利要求1所述的一种用于岩土体钻孔内模型试验的装置， 其特征在于： 所述孔 壁测试机构包括反力座， 反力座固定在支撑板上， 反力座通过法兰座与电动缸连接， 电动缸 的推动杆上螺纹连接有力传感器一， 力传感器一通过连接管与探头连接， 连接管 的两端分 别与力传感器一、 探头螺纹连接， 连接管上设置有使探头的线穿过的开口， 探头、 力传感器 一、 电动缸均 与数据采集器连接 。 9.根据权利要求1所述的一种用于岩土体钻孔内模型试验的装置， 其特征在于： 所述孔 内测试机构包括支 座， 支座相对的设置在安装板上， 支座之间设置有转轴， 转轴与 支座转动 连接， 转轴的一端设置有 带动转轴转动的摇把， 转轴上 缠绕有钢丝绳， 钢丝绳的底部 设置有 孔内原位测试仪， 安装板上设置有 使孔内原位测试仪穿过的避让孔 二。 10.根据权利要求1 ‑9任一项所述的一种用于岩土体钻孔内模型试验装置的方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 转动螺母， 调整压板与支撑板的距离， 便于向模型箱内装填岩土体， 千斤顶带动承 压板上升， 使得承压 板的上表面与支撑 板的上表面平齐；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115266371 A 2S2、 将侧板一放置在模型箱的敞口侧面上， 向模型箱内装填岩土体， 采用钻头在岩土体 中间钻孔， 形成孔内测试模型， 调节螺母， 使压 板下表面与模型箱 顶面接触； 或将侧板二放置在模型箱的敞口侧面上， 向模型箱内装填岩土体， 然后将侧板二取出， 形成孔壁测试模型， 将盖板的凸块放入避 让孔一内， 盖板与压板通过螺钉固定连接， 调节螺 母， 使压板下表面与模型箱 顶面接触； S3、 千斤顶带动承压 板上升， 直到力传感器压力达 到目标值P， 维持压力恒定； S4、 通过把手带动转轴转动， 孔内原位测试仪下降进入到孔内测试模型的中间孔内进 行试验； 或通过电动缸带动力传感器一和探头以特定速度移动， 对孔壁测试模型的孔壁进行加 载测试。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115266371 A 3