小型化体积式钻孔应变仪的研制

马京杰 李海亮

1 应急管理部国家自然灾害防治研究院，北京市安宁庄路1号，100085 2 北京市地震观测工程技术研究中心，北京市安宁庄路1号，100085

钻孔应变仪具有高灵敏度、易选点、占地面积小、易于日常维护等优点，是钻孔应变观测的主要设备之一。体积式应变仪与岩孔接触面积较大，能感知较大面积和空间内的应变状态，因此岩石特性与应力状态的不均匀性、耦合材料性质与边界状态的不均匀性及由此产生的测值不稳定性都相对较少。从原理上讲，体应变仪是所有钻孔应变仪中力学机制简单、影响因素较少、最易于获取可靠资料的观测仪，在测量腔的弹性范围内，其测量范围可通过开阀装置进行拓宽，且体应变仪安装在数百米深的钻孔内，可避开地面各种干扰的影响。

体积式钻孔应变仪需安装在具有基岩的钻孔内，钻孔深度需大于60 m，并用膨胀水泥将探头与基岩固结。部分学者在体应变仪小型化方面进行过研究[1-3]，但在体应变仪实际布设时，钻孔费用占比较大。为降低钻孔费用，研制直径更小的小型化体积式应变仪具有重要意义。本文设计的小型化体积式钻孔应变仪是在TJ-2型体应变仪基础上，根据钻机打孔规格进行研制，设计的小型化体应变仪的安装孔径为110 mm。

1 体应变仪力学设计

体应变仪的探头分为测量腔和感受腔，其中下腔为感受腔，内部充满硅油；上腔为测量腔，安装有主传感器、备用传感器和电磁阀(图1)。上腔的压力传感器接收来自感受腔的压力变化，当压力变化达到临界值时开启电磁阀，使上下腔压力保持平衡。……