孔内弹模测定器 GY-75/90/110

产品介绍：

孔内弹模测定器也称钻孔弹模仪(Borehole Jack, Goodman Jack或NX Borehole jack)。它与钻孔膨胀仪的主要区别为:其一，钻孔膨胀仪是利用柔性的橡胶囊向钻孔孔壁全面加压，测定橡胶囊体积变化或钻孔径向变形以计算变形或弹性模量;而钻孔弹模仪则是利用多个活塞向部分孔壁径向加压(加压块为刚性)，同时测定加压方向的径向变形以计算变形或弹性模量。其二，钻孔膨胀仪压力较低，适用于软岩或裂隙岩体;而钻孔弹模仪压力可达60MPa，适用于各种岩体(E=1~100GPa )，只要孔径满足要求，试验期间保持孔壁稳定即可。

GY型钻孔弹模仪共有三个型号，分别是GY-75, GY-90和GY-110，其分别适用于φ75mm,φ90mm,φ110mm钻孔，但通过更换厚一些的承压块，它也可用于大一级的钻孔，即GY-75型钻孔弹模仪也可用于φ90mm钻孔，GY-90型钻孔弹模仪可用于φ110mm钻孔，GY-110型钻孔弹模仪可用于φ130mm钻孔。

GY型钻孔弹模仪是在美国古德曼千斤顶(Goodman Jack)的基础上，并吸收了BJ-110钻孔弹模计的优点改进而成。古德曼千斤顶(Goodman Jack)是国际上有代表性的钻孔弹模仪，已作为国际岩石力学委员会(ISRM)的建议方法，用于在钻孔中测定现场岩体的弹性模量。但由于该设备在设计上存在缺陷，其测定值必须经过修正，才能得到真实的弹性模量值。修正系数与岩体弹性模量的高低有关，当真实弹模为70GPa时，实测值只有约24GPa。经过改进后的GY型钻孔弹模仪则不需修正。

为验证弹性模量测定值的可靠性，将BJ-110钻孔弹模仪放入带有中心孔的铸钢、铸铁及大理岩立方体(360 x 400 x 400mm)试件中，并置于5,000kN压力机上进行标定试验，标定结果表明测定值接近真实值，不需修正。误差约5一10%。

GY-75型钻孔弹模仪和BJ-110型钻孔弹模仪的原理、主要指标相同，因此其标定结果可共用。此外，在现场测试中，曾将同一测点岩芯(完整且均质、各向同性的巨厚层白云质灰岩)进行室内试验，其弹性模量值和用GY-75型钻孔弹模仪在孔内的现场测定值很接近，误差仅为5%。

原理

当向钻孔内壁施加一对径向荷载时，钻孔将同时产生径向变形，显然，变形将随荷载升高而增长，同一量级荷载作用下，高弹性模量岩体中的钻孔变形较小，反之则大，根据荷载和变形的比值即可求出岩体弹性模量值。径向荷载由四个同步加压的圆形活塞提供。为了将活塞及承压块收回，在最外端的两个活塞上增加了低压回路，兼作回程活塞。中间活塞两边各装一个位移传感器，以测定径向变形。

应用

Geo-Experts GY型孔内弹模测定器(也称钻孔弹模仪)为一款新型的岩石原位试验设备，克服了古德曼千斤顶(Goodman Jack)承压板弯曲和孔壁曲率不匹配两大缺陷，所测结果不必进行修正即可得到真实弹模值，可以在钻孔中测定固体介质的变形或弹性模量，主要用于岩体(包括软岩和硬岩)，也可用于混凝土或金属。

● 核岛地基杨氏模量的确定

● 断层固结灌浆效果的检测

● 高层建筑基岩弹性模量的确定

● 高陡边坡开挖松弛影响的评估

● 坝基岩体变形模量的确定

特点

● 设备轻便，易携带

● 适用于软岩和硬岩

● 可选φ75mm,φ90mm, φ110mm的型号，避免试验时再打小孔

● 接触压力与油压表压力相一致，滑块结构减少偏心加压

● 选用高防水性的传感器，提高了防水性能

● 采用可装卸式承压块，接触角2b采用45°，增大了接触压力

● 测定值不用修正，实测弹性模量等于真实弹性模量

试验步骤：

(1)钻孔并绘制钻孔柱状图。根据柱状图制定实验计划。

(2)把探头连接到钻杆上。

(3)加载板中心位置为测试点，每隔1m将油管、电缆捆紧到钻杆上。

(4)扳动换向阀，切换至缩回模式，加压收回加载板。

(5)扳动换向阀进行泄压，再切换回缩回模式。

(6)将弹模仪小心插入孔中，下放到预定深度。在记录表上登记加载方向和测试深度。

(7)扳动换向阀，切换至伸出模式，加压至2MPa，当位移读数基本不变时，扳动换向阀进行泄压，再切换回伸出模式。

警告!如果这一过程中位移读数大于4mm，则实际孔径过大，需要立即收缩探头并放弃测试。

(8)记录此时的位移传感器读数，D1, D2的平均值加上探头直径即为实际孔径。当实际孔径大于探头直径4mm时，放弃测试，收缩探头并取出换用厚承压块(选配)。

(9)按选定的试验方式加压和卸压，并记录各级荷载下的位移传感器读数。

a、多次大循环加载法(建议)，加卸载分级如附录表1所示，压力一位移曲线如图4所示。

b、采用逐级单循环加卸载法，压力分级如附录表2所示，压力一位移曲线如图5所示。对绝大部分岩石，加至30-40MPa已足够。

(10)操作换向阀手柄，逐级卸载。压力表显示为零后，扳动换向阀，切换至缩回模式并加压。当D1,D2基本回到零时，探头已回到“闭合”状态。

(11)将探头移至另一测试深度，记录测试深度，继续(6), (7), (8), ( 9)四步试验。

资料分析：

1.根据实测应变绘制钻孔孔壁压力和位移关系曲线。(当荷重传感器工作不正常时，按压力表读数乘0.97计算孔壁压力。)

2.按下述公式计算不同荷载级别下的E值

E=A x d x T*(a、b)XΔQ/Δd(a、b)

式中:A=0.915(与弹模计长径比有关的系数)

● T"(a、b)(与弹模计泊桑比及接触角有关的系数)

● T" (0.20,22.5° )=2.193(当a =0.20,2b=45°时)

● T" (0.25,22.5° )=2.141(当a =0.25,2b=45°时)

● T" (0.30,22.5° )=2.077(当a =0.30,2b=22.5°时)

取实测值或近似值，当d=76(91，111)mm时冷泊桑比a=0.25,T"=2.141

则E=148.9êQ/êd(MPa)(GY-75)

   E=178.3êQ/êd(MPa)(GY-90)

   E=217.5êQ/êd(MPa)(GY-110)

3.被测介质的弹性模量愈高时，承压块与孔壁达到全接触状态时的压力值也较高，即压力位移曲线的线性段起始点较高(图3、4 )，应选取起始点以上的近似直线段计算弹模或变模值。

仪器配置：