本實(shí)用新型涉及巖石力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種深鉆孔雙栓塞式高壓大流量可切換壓水閥裝置。

背景技術(shù)：

鉆孔常規(guī)壓水或高壓壓水試驗(yàn)的主要目的是通過(guò)鉆孔原位測(cè)量，確定不同深度巖體的滲透率，為工程設(shè)計(jì)提供可靠數(shù)據(jù)。常規(guī)的壓水試驗(yàn)一般采用壓差式橡膠球(筒)作為封隔體，通過(guò)設(shè)備底部連接鉆桿到孔底，上部連接鉆桿到孔口，隨后對(duì)鉆桿加壓使橡膠球(筒)縱縮橫脹來(lái)封隔測(cè)段。該種壓水試驗(yàn)方法每鉆進(jìn)5.0m進(jìn)行一次壓水測(cè)試，需要頻繁地改變封隔體位置并重新下放封隔體和鉆桿，試驗(yàn)效率很低，并導(dǎo)致造孔、試驗(yàn)周期延長(zhǎng)，同時(shí)該種測(cè)試方法無(wú)法沿孔深進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。對(duì)于千米級(jí)的深鉆孔而言，這一問(wèn)題就更加突出。此外，在進(jìn)行高壓壓水試驗(yàn)的情況下，壓差式橡膠球(筒)封隔系統(tǒng)難以將試驗(yàn)段進(jìn)行高壓封隔，使得試驗(yàn)成果不可靠。所以，實(shí)用新型了雙栓塞壓水試驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)展高壓壓水試驗(yàn)，包括單回路方式和雙回路方式等兩種試驗(yàn)系統(tǒng)。其中，單回路方式的雙栓塞壓水試驗(yàn)系統(tǒng)無(wú)法滿足大流量的要求(其流量一般少于50L/min，壓水規(guī)程規(guī)范要求大于100L/min)；雙回路方式的雙栓塞壓水試驗(yàn)系統(tǒng)可以滿足高壓大流量的試驗(yàn)要求，但需要額外增加高壓軟管，隨鉆桿下至孔底，這對(duì)深鉆孔來(lái)說(shuō)試驗(yàn)操作難度加大，高壓軟管環(huán)繞于鉆桿外易造成鉆孔事故，同時(shí)試驗(yàn)周期較長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種深鉆孔雙栓塞式高壓大流量可切換壓水閥裝置，該裝置能提供壓水試驗(yàn)系統(tǒng)中雙栓塞中的壓力，該壓力能充分使雙栓塞與鉆孔孔壁接觸達(dá)到壓水段的密封隔離之目的，又能保證壓水試驗(yàn)時(shí)適應(yīng)大流量的要求，能夠真實(shí)高效地測(cè)定深部巖體的滲透性。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種深鉆孔雙栓塞式高壓大流量可切換壓水閥裝置，包括閥體外筒及裝入所述閥體外筒內(nèi)部的閥體，所述閥體外筒下部與壓水試驗(yàn)系統(tǒng)中雙栓塞中的上栓塞相連接，所述閥體上設(shè)有可切換軸、彈簧閥芯筒體、彈簧閥芯、閥芯限位板、彈簧擋板，所述彈簧閥芯筒體內(nèi)設(shè)有彈簧閥芯，所述彈簧擋板位于所述彈簧閥芯筒體上端，所述可切換軸下端與所述彈簧擋板連接，所述彈簧閥芯從上至下依次穿過(guò)所述彈簧擋板和所述閥體下部通孔，所述彈簧閥芯上套設(shè)有彈簧，所述彈簧的上端被所述彈簧擋板限位，所述閥芯限位板位于所述彈簧閥芯下方，且間隔一定距離，所述閥體、可切換軸、閥芯限位板與彈簧擋板均設(shè)有過(guò)水通孔，初始狀態(tài)時(shí)，所述閥體與可切換軸上的過(guò)水通孔對(duì)位且與雙栓塞連通。

進(jìn)一步，所述閥體及所述彈簧閥芯筒體上設(shè)有密封圈，用于初始狀態(tài)下阻隔高壓水與壓水試驗(yàn)段相通。

進(jìn)一步，所述閥體外筒下部裝有緊固端頭。

本實(shí)用新型突破了傳統(tǒng)壓水試驗(yàn)的局限性，該裝置既能提供壓水試驗(yàn)系統(tǒng)中雙栓塞中的壓力(該壓力能充分使雙栓塞與鉆孔孔壁接觸達(dá)到壓水段的密封隔離之目的)，又能保證壓水試驗(yàn)時(shí)適應(yīng)大流量的要求，能夠真實(shí)高效地測(cè)定深部巖體的滲透性。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型深鉆孔雙栓塞式高壓大流量可切換壓水閥裝置切換前的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型深鉆孔雙栓塞式高壓大流量可切換壓水閥裝置切換后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型深鉆孔雙栓塞式高壓大流量可切換壓水閥裝置的連接關(guān)系示意圖。

圖中：1—鉆桿接頭、2—限位緊固螺帽、3—壓水閥、4—栓塞套筒、5—上栓塞、6—連接軟膠管、7—試驗(yàn)段出水管、8—下栓塞、9—閥體、10—閥體外筒、11—密封圈、12—彈簧擋板、13—彈簧閥芯筒體、14—彈簧、15—彈簧閥芯、16—閥芯限位板、17—端蓋、18—上栓塞中心桿、19—可切換軸、20—過(guò)水通孔。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

請(qǐng)參考圖1-3，本實(shí)用新型提供一種深鉆孔雙栓塞式高壓大流量可切換壓水閥裝置，包括閥體9、閥體外筒10、可切換軸19、彈簧閥芯15、限位緊固螺帽2、閥芯限位板16、彈簧14、彈簧閥芯筒體13、密封圈11、彈簧擋板12、端蓋17。

所述閥體外筒10下部與壓水試驗(yàn)系統(tǒng)中雙栓塞中的上栓塞5相連接，閥體外筒10內(nèi)部裝有閥體9；閥體9上設(shè)有可切換軸19、彈簧閥芯15、閥芯限位板16、彈簧14、彈簧擋板12、密封圈11、過(guò)水通孔20，可切換軸19下端與彈簧擋板12連接，彈簧閥芯15從上至下依次穿過(guò)彈簧擋板12和閥體9下部通孔，彈簧閥芯上套設(shè)有彈簧14，閥芯限位板16位于彈簧閥芯15下方，且間隔一定距離。

所述閥體9、可切換軸19、閥芯限位板16與彈簧擋板12均設(shè)有過(guò)水通孔20，閥體外筒10下部裝有緊固端頭17。

初始狀態(tài)時(shí)，閥體9上的過(guò)水通孔20與雙栓塞連通。

上述技術(shù)方案中，所述閥體9內(nèi)壁上設(shè)有密封圈11，密封圈11能夠滿足高壓壓水試驗(yàn)要求，其在初始狀態(tài)下阻隔高壓水與壓水試驗(yàn)段相通。

上述技術(shù)方案中，所述彈簧閥芯筒體13上同樣設(shè)有過(guò)水通孔20及密封圈11，所述閥體9和所述彈簧閥芯筒體13上密封圈11的作用是初始狀態(tài)下阻隔高壓水與壓水試驗(yàn)段相通。

上述技術(shù)方案中，限位緊固螺帽2、閥芯限位板16、可切換軸19、密封圈11相互配合完成壓力管路切換。

本實(shí)用新型通過(guò)與壓水試驗(yàn)設(shè)備中的雙栓塞配合，解決了壓水試驗(yàn)過(guò)程中的雙栓塞加載問(wèn)題；通過(guò)限位緊固螺帽2、閥芯限位板16、可切換軸19、密封圈11、過(guò)水通孔20相互配合完成壓力管路切換和大流量問(wèn)題，從而能真實(shí)高效地測(cè)定深部巖體的滲透性，為隧洞或地下洞室設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

應(yīng)用本實(shí)用新型深鉆孔雙栓塞式高壓大流量可切換壓水閥裝置進(jìn)行深部巖體的滲透性試驗(yàn)方法，包括如下步驟：

步驟1：將深鉆孔雙栓塞式高壓大流量可切換壓水閥裝置下部與壓水試驗(yàn)系統(tǒng)中雙栓塞中的上栓塞5相連接，上部與鉆桿接頭1相連接；然后通過(guò)鉆桿下放至預(yù)定的壓水試驗(yàn)部位，啟動(dòng)試驗(yàn)加壓系統(tǒng)進(jìn)行加壓，水壓力通過(guò)閥體9上的過(guò)水通孔20作用于雙栓塞，使雙栓塞緊緊地密封固定在鉆孔孔壁上；此時(shí)，壓力管路與雙栓塞相通，通過(guò)閥體9和彈簧閥芯筒體13上的密封圈11止水與壓水試驗(yàn)段處于阻隔狀態(tài)，關(guān)閉該加壓管路，并保持該壓力不變；

步驟2：待雙栓塞緊緊地密封固定在鉆孔孔壁上后，通過(guò)鉆桿下放推動(dòng)可切換軸19下移至閥芯限位板16，繼續(xù)下移則彈簧閥芯15與彈簧閥芯筒體13分離，彈簧14被壓縮，實(shí)現(xiàn)壓力管路切換，此時(shí)壓力管路通過(guò)閥體9上密封圈11止水(密封圈11將閥體9上的過(guò)水通孔20密封)與雙栓塞處于阻隔狀態(tài)，由于彈簧閥芯15與彈簧閥芯筒體13分離，壓力管路通過(guò)彈簧擋板12上的過(guò)水通孔20、彈簧閥芯筒體13底部通孔、閥芯限位板16上的過(guò)水通孔20與壓水試驗(yàn)段相通(如圖2所示)，該過(guò)程可保證壓力水通過(guò)彈簧擋板12、閥芯限位板16進(jìn)入壓水試驗(yàn)段中；

步驟3：按照壓水規(guī)程步驟進(jìn)行壓水試驗(yàn)；

步驟4：當(dāng)完成該段的試驗(yàn)后，通過(guò)鉆桿上提進(jìn)行壓力管路切換，則彈簧14伸長(zhǎng)，彈簧閥芯15上移與彈簧閥芯筒體13上的密封圈11緊密結(jié)合，壓力管路與雙栓塞相通，通過(guò)閥體9上的密封圈11和彈簧閥芯筒體13上的密封圈11止水與壓水試驗(yàn)段處于阻隔狀態(tài)，卸除雙栓塞中的壓力，使之與大氣連通，這時(shí)雙栓塞的膠筒將自行收縮而脫離孔壁，然后移動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)到下一深度的試驗(yàn)段繼續(xù)進(jìn)行壓水試驗(yàn)。

本實(shí)用新型裝置的過(guò)水流量可按式(1)計(jì)算

Q＝v×S (1)

其中：Q為通過(guò)壓水閥的流量；

v為通過(guò)壓水閥的流體的流速；

S為閥芯限位板、彈簧擋板上過(guò)水通孔的橫截面面積。

本實(shí)用新型突破了傳統(tǒng)壓水試驗(yàn)的局限性，該裝置既能提供壓水試驗(yàn)系統(tǒng)中雙栓塞中的壓力(該壓力能充分使雙栓塞與鉆孔孔壁接觸達(dá)到壓水段的密封隔離之目的)，又能保證壓水試驗(yàn)時(shí)適應(yīng)大流量的要求，能夠真實(shí)高效地測(cè)定深部巖體的滲透性。

本說(shuō)明書未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。