一种应力解除地应力测量的智能设备及其使用方法

摘要

本发明公开了一种应力解除地应力测量的智能设备及其使用方法，该设备包括组合量测设备和手持信号传输设备；组合量测设备包括钻头钻进组合装置、传感器装置以及壳体；钻头钻进组合装置包括从内到外通过卡簧装置依次贴合嵌套在一起的内层孕镶金刚石钻头、夹层倾斜孕镶金刚石钻头以及外层孕镶金刚石钻头，手持信号传输设备能够控制钻头钻进组合装置内的各个钻头变换位置进行施工，本设备能够快速、便捷、有效的进行矿井井下地应力测量的施工，为矿井围岩稳定性分析以及实现地下工程安全开挖生产提供科学依据，充分满足了地应力测试的需求。

权利要求

1.一种应力解除地应力测量的智能设备，其特征在于，包括组合量测设备(1)和手持信号传输设备；所述组合量测设备(1)包括钻头钻进组合装置、传感器装置以及壳体(2)；

所述钻头钻进组合装置包括从内到外通过卡簧装置依次贴合嵌套在一起的内层孕镶金刚石钻头(9)、夹层倾斜孕镶金刚石钻头(10)以及外层孕镶金刚石钻头(11)，所述钻头钻进组合装置的顶部还设有切削具(4)以及水口(6)；

所述钻头钻进组合装置内还设有用于实现内层孕镶金刚石钻头(9)、夹层倾斜孕镶金刚石钻头(10)以及外层孕镶金刚石钻头(11)切换工作的齿轮传动系统；

所述传感器装置包括陀螺仪装置和能够测出测量孔孔壁上应变大小的应变测量装置；

所述陀螺仪装置能够反映传感器装置所处位置形态以及应变测量装置内应变花(19)的状态；

所述壳体(2)为圆柱状筒型结构，所述壳体(2)上段用于放置钻头钻进组合装置，所述壳体(2)下段为空芯的可拆卸变头(3)，壳体(2)下段为钻头钻进组合装置上下运移和取芯提供空间，可拆卸变头(3)底部能够安装在钻机钻杆上；

所述手持信号传输设备包括分别与显示器(25)电性连接的外部信号接收装置(28)、外部信号发射装置(29)、外部信号处理装置(26)、外部数据存储装置(27)以及外部防爆电池(30)；外部信号接收装置(28)接收应变测量装置和陀螺仪装置发出的信号并将信号传递给外部信号处理装置(26)，外部信号处理装置(26)将信号处理后通过显示器(25)进行显示，同时外部数据存储装置(27)将接收到的信息进行存储；外部信号发射装置(29)发射信号至卡簧装置和齿轮传动系统，实现对卡簧装置和齿轮传动系统的控制。

2.如权利要求1所述的一种应力解除地应力测量的智能设备，其特征在于，所述卡簧装置设置在夹层倾斜孕镶金刚石钻头(10)与内层孕镶金刚石钻头(9)的胎体内，所述卡簧装置包括分别与防爆电池(15)电性连接的信号接收器(14)、信号控制器(12)以及第一驱动电机(13)，所述第一驱动电机(13)输出端与卡簧(7)螺纹配合以控制其伸出夹层倾斜孕镶金刚石钻头(10)或内层孕镶金刚石钻头(9)之外，所述信号接收器(14)、信号控制器(12)、第一驱动电机(13)依次电性连接；所述夹层倾斜孕镶金刚石钻头(10)和内层孕镶金刚石钻头(9)外壁上均开有供卡簧(7)穿过的通孔，所述外层孕镶金刚石钻头(11)内侧和夹层倾斜孕镶金刚石钻头(10)内壁上分别开有与卡簧(7)匹配的凹槽(8)。

3.如权利要求1所述的一种应力解除地应力测量的智能设备，其特征在于，所述齿轮传动系统包括设在夹层倾斜孕镶金刚石钻头(10)胎体内的第二驱动电机、信号接收器(14)、防爆电池(15)、与第二驱动电机输出轴固定的驱动齿轮(33)以及两个分别与驱动齿轮(33)啮合的从动齿轮(32)，两个从动齿轮(32)分别与外层孕镶金刚石钻头(11)内壁、内层孕镶金刚石钻头(9)外壁上嵌入的链轮(31)啮合传动。

4.如权利要求1所述的一种应力解除地应力测量的智能设备，其特征在于，所述应变测量装置包括依次串联电性连接在一起的温度补偿应变片(24)、公共补偿应变片(20)、第二信号发射器(21)、数据存储芯片(22)、信号处理芯片(23)以及防爆电池(15)，所述应变测量装置内还设有三组应变花(19)。

5.如权利要求1所述的一种应力解除地应力测量的智能设备，其特征在于，所述陀螺仪装置包括依次电性连接在一起的陀螺仪(17)、防爆电池(15)以及第一信号发射器(18)。

6.如权利要求1所述的一种应力解除地应力测量的智能设备，其特征在于，所述夹层倾斜孕镶金刚石钻头(10)胎体顶部呈喇叭状，喇叭状倾斜角度为5～10°。

7.如权利要求1所述的一种应力解除地应力测量的智能设备，其特征在于，所述手持信号传输设备内外部信号发射装置(29)用于将信号传输至卡簧装置内的信号接收器(14)和齿轮传动系统内的信号接收器(14)上，从而实现对卡簧装置和齿轮传动系统的控制；外部信号处理装置(26)将接收到的信号传输到外部显示器(25)进行显示，同时在外部数据存储装置(27)内进行存储。

8.一种如权利要求1所述的应力解除地应力测量的智能设备的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1：根据矿井地质资料，设计测试点位置、层位、方位角、开孔角度以及倾角参数；

S2：根据现场工况，安装并固定好钻机，并将组合量测设备(1)安装在钻机上，用罗盘和坡度尺进行定向，进行预定的方位角和倾角钻进工作；

S3：当孔深钻进至测试深度时，钻机回推一定距离，使用手持信号传输设备传输信号至内层孕镶金刚石钻头(9)上的卡簧装置，所述卡簧装置包括卡簧(7)，所述外层孕镶金刚石钻头(11)内侧和夹层倾斜孕镶金刚石钻头(10)内壁上分别开有与卡簧(7)匹配的凹槽(8)，控制内层孕镶金刚石钻头(9)上的卡簧(7)从夹层倾斜孕镶金刚石钻头(10)内壁上的凹槽(8)中收回；

S4：启动夹层倾斜孕镶金刚石钻头(10)胎体内的齿轮传动系统，通过控制第二驱动电机将内层孕镶金刚石钻头(9)装置上升a高度；

S5：启动内层孕镶金刚石钻头(9)装置上的卡簧装置，使得卡簧(7)回弹进入夹层倾斜孕镶金刚石钻头(10)内壁上的凹槽(8)；

S6：启动钻机，进行小孔钻进工作，钻进深度为a；

S7：小孔钻进完成后，启动内层孕镶金刚石钻头(9)上的卡簧装置，使得卡簧(7)从夹层倾斜孕镶金刚石钻头(10)内壁上的凹槽(8)回缩，此时通过显示器(25)读取和记录陀螺仪(17)和应变测量装置的状态数据；

S8：启动夹层倾斜孕镶金刚石钻头(10)上的卡簧装置，使得卡簧(7)从外层孕镶金刚石钻头(11)上的凹槽(8)中回缩，启动夹层倾斜孕镶金刚石钻头(10)胎体内齿轮传动系统，所述齿轮传动系统包括设在夹层倾斜孕镶金刚石钻头(10)胎体内的第二驱动电机，通过控制第二驱动电机将夹层倾斜孕镶金刚石钻头(10)沿外层孕镶金刚石钻头(11)逐渐下降，直至其与内层孕镶金刚石钻头(9)脱离；

S9：启动钻机，外层孕镶金刚石钻头(11)进行钻进，开挖应力解除槽，随着应力解除槽的加深，岩芯逐渐脱离周围应力场作用，岩芯发生弹性恢复，传感器装置中应变测量装置进行测量工作；

S10：钻进a深度后，观察显示器(25)读数，当读数趋于稳定时，停止钻进取出岩芯；

S11：保存测量数据，测量工作完成。

9.如权利要求8所述的一种应力解除地应力测量的智能设备的使用方法，其特征在于，步骤S4、S6、S10中a取值40cm。

说明书

一种应力解除地应力测量的智能设备及其使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及煤矿安全开采技术领域，具体涉及一种应力解除地应力测量的智能设备及其使用方法。

背景技术

[0002] 随着煤炭资源开采强度和深度的逐渐增加，动力灾害事故频发。冲击矿压是典型的煤矿动力灾害，具有突、猛、急等特点，往往会造成井巷严重破坏和人员重大伤亡。地应力
是引起采矿及其他各种地下工程变形和破坏的根本作用力，地应力场的大小和方向对冲击
矿压有着显著的影响，准确测量区域现今地应力状态对围岩稳定性分析以及实现地下工程
安全开挖生产具有重要作用和意义。

[0003] 应力解除法是最常见的地应力测量方法，前期大量的工程实践证明应力解除法能较准确地量测出岩体中的天然应力，在《工程岩体试验方法标准》(GB/T50266‑2013)中介绍
了应力解除法测试的基本步骤，但由于井下施工条件较差，地应力测量工作仍存在很多棘
手的问题：

[0004] ①施工时需要往复进行钻具拆卸和安装工作，工序繁琐，施工时间久，且扰动破坏影响较大，容易造成塌孔，致使测量工作无法继续进行；

[0005] ②钻孔施工时，由于地层并不是均质的，且赋存条件复杂，容易造成应力解除孔倾斜或应力解除孔孔径扩大，导致测量用孔与应力解除孔不同心，或测量用孔孔斜，导致空芯
包体应变计无法安装；

[0006] ③应变计安装时，使用安装杆并不能准确的将应变计送到小孔内，空腔内的环氧树脂一旦被挤出，由于空芯包体腔体内有残留的环氧树脂，空芯包体应变计将无法继续使
用；

[0007] ④空芯包体传感器接线较长，应力解除施工时，在钻杆内容易被绞段，造成无法继续测量数据；

[0008] ⑤测量深度在30m以内，无法深孔测量。

[0009] 为此，迫切需要开发一种应力解除地应力测量的智能设备，以满足矿井井下测量地应力的需求。

发明内容

[0010] 针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种应力解除地应力测量的智能设备及其使用方法，其能够快速、便捷、有效的进行矿井井下地应力测量的施工，为矿井围
岩稳定性分析以及实现地下工程安全开挖生产提供科学依据，充分满足了地应力测试的需
求。

[0011] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

[0012] 本发明提供一种应力解除地应力测量的智能设备，包括组合量测设备和手持信号传输设备；所述组合量测设备包括钻头钻进组合装置、传感器装置以及壳体；

[0013] 所述钻头钻进组合装置包括从内到外通过卡簧装置依次贴合嵌套在一起的内层孕镶金刚石钻头、夹层倾斜孕镶金刚石钻头以及外层孕镶金刚石钻头，所述钻头钻进组合
装置的顶部还设有切削具以及水口；

[0014] 所述钻头钻进组合装置内还设有用于实现内层孕镶金刚石钻头、夹层倾斜孕镶金刚石钻头以及外层孕镶金刚石钻头切换工作的齿轮传动系统；

[0015] 所述传感器装置包括陀螺仪装置和能够测出测量孔孔壁上应变大小的应变测量装置；所述陀螺仪装置能够反映传感器装置所处位置形态以及应变测量装置内应变花的状
态；

[0016] 所述壳体为圆柱状筒型结构，所述壳体上段用于放置钻头钻进组合装置，所述壳体下段为空芯的可拆卸变头，壳体下段为钻头钻进组合装置上下运移和取芯提供空间，可
拆卸变头底部能够安装在钻机钻杆上；

[0017] 所述手持信号传输设备包括分别与显示器电性连接的外部信号接收装置、外部信号发射装置、外部信号处理装置、外部数据存储装置以及外部防爆电池；外部信号接收装置
接收应变测量装置和陀螺仪装置发出的信号并将信号传递给外部信号处理装置，外部信号
处理装置将信号处理后通过显示器进行显示，同时外部数据存储装置将接收到的信息进行
存储；外部信号发射装置发射信号至卡簧装置和齿轮传动系统，实现对卡簧装置和齿轮传
动系统的控制。

[0018] 优选地，所述卡簧装置设置在夹层倾斜孕镶金刚石钻头与内层孕镶金刚石钻头的胎体内，所述卡簧装置包括分别与防爆电池电性连接的信号接收器、信号控制器以及第一
驱动电机，所述第一驱动电机输出端与卡簧螺纹配合以控制其伸出夹层倾斜孕镶金刚石钻
头或内层孕镶金刚石钻头之外，所述信号接收器、信号控制器、第一驱动电机依次电性连
接；所述夹层倾斜孕镶金刚石钻头和内层孕镶金刚石钻头外壁上均开有供卡簧穿过的通
孔，所述外层孕镶金刚石钻头内侧和夹层倾斜孕镶金刚石钻头内壁上分别开有与卡簧匹配
的凹槽。

[0019] 优选地，所述齿轮传动系统包括设在夹层倾斜孕镶金刚石钻头胎体内的第二驱动电机、信号接收器、防爆电池、与第二驱动电机输出轴固定的驱动齿轮以及两个分别与驱动
齿轮啮合的从动齿轮，两个从动齿轮分别与外层孕镶金刚石钻头内壁、内层孕镶金刚石钻
头外壁上嵌入的链轮啮合传动。

[0020] 优选地，所述应变测量装置包括依次串联电性连接在一起的温度补偿应变片、公共补偿应变片、第二信号发射器、数据存储芯片、信号处理芯片以及防爆电池，所述应变测
量装置内还设有三组应变花。

[0021] 优选地，所述陀螺仪装置包括依次电性连接在一起的陀螺仪、防爆电池以及第一信号发射器。

[0022] 优选地，所述夹层倾斜孕镶金刚石钻头胎体顶部呈喇叭状，喇叭状倾斜角度为5～10°。

[0023] 优选地，所述手持信号传输设备内外部信号发射装置用于将信号传输至卡簧装置内的信号接收器和齿轮传动系统内的信号接收器上，从而实现对卡簧装置和齿轮传动系统
的控制；外部信号处理装置将接收到的信号传输到外部显示器进行显示，同时在外部数据
存储装置内进行存储。

[0024] 本发明还提供一种应力解除地应力测量的智能设备的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

[0025] S1：根据矿井地质资料，设计测试点位置、层位、方位角、开孔角度以及倾角参数；

[0026] S2：根据现场工况，安装并固定好钻机，并将组合量测设备安装在钻机上，用罗盘和坡度尺进行定向，进行预定的方位角和倾角钻进工作；

[0027] S3：当孔深钻进至测试深度时，钻机回推一定距离，使用手持信号传输设备传输信号至内层孕镶金刚石钻头上的卡簧装置，控制内层孕镶金刚石钻头上的卡簧从夹层倾斜孕
镶金刚石钻头内壁上的凹槽中收回；

[0028] S4：启动夹层倾斜孕镶金刚石钻头胎体内的齿轮传动系统，通过控制第二驱动电机将内层孕镶金刚石钻头装置上升a高度；

[0029] S5：启动内层孕镶金刚石钻头装置上的卡簧装置，使得卡簧回弹进入夹层倾斜孕镶金刚石钻头内壁上的凹槽；

[0030] S6：启动钻机，进行小孔钻进工作，钻进深度为a；

[0031] S7：小孔钻进完成后，启动内层孕镶金刚石钻头上的卡簧装置，使得卡簧从夹层倾斜孕镶金刚石钻头内壁上的凹槽回缩，此时通过显示器读取和记录陀螺仪和应变测量装置
的状态数据；

[0032] S8：启动夹层倾斜孕镶金刚石钻头上的卡簧装置，使得卡簧从外层孕镶金刚石钻头上的凹槽中回缩，启动夹层倾斜孕镶金刚石钻头胎体内齿轮传动系统，通过控制第二驱
动电机将夹层倾斜孕镶金刚石钻头沿外层孕镶金刚石钻头逐渐下降，直至其与内层孕镶金
刚石钻头脱离；

[0033] S9：启动钻机，外层孕镶金刚石钻头进行钻进，开挖应力解除槽，随着应力解除槽的加深，岩芯逐渐脱离周围应力场作用，岩芯发生弹性恢复，传感器装置中应变测量装置进
行测量工作；

[0034] S10：钻进深度a后，观察显示器读数，当读数趋于稳定时，停止钻进取出岩芯。

[0035] S11：保存测量数据，测量工作完成。

[0036] 优选地，步骤S4、S6、S10中a取值40cm。

[0037] 本发明的有益效果在于：本发明相较于以往的地应力测量设备，能够快速一次性成孔并进行测量，极大精简了施工步骤，避免了由于施工或地层复杂导致的塌孔等测量事
故的发生，提升了测量效率，节约了施工时间，能够准确安装传感器设备并测量矿井地应
力，极大降低了地应力测量的误差，解决了以往应力解除法无法深孔测量的难题，一套设备
多次循环使用，降低了矿井地应力测量的施工和经济成本，具有重大的经济和社会效益。

附图说明

[0038] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。

[0039] 图1为本发明实施例提供的组合量测设备的结构示意图；

[0040] 图2附图为本发明实施例提供的钻头钻进组合装置的结构示意图(爆炸图)；

[0041] 图3附图为本发明实施例提供的钻头钻进组合装置的结构框架示意图；

[0042] 图4附图为本发明实施例提供的传感器装置内各部件连接关系示意图；

[0043] 图5附图为本发明实施例提供的卡簧结构的框架示意图；

[0044] 图6附图为本发明实施例提供的齿轮传动系统的传动示意图；

[0045] 图7附图为本发明实施例提供的手持信号传输设备内各部件连接关系示意图。

[0046] 附图标记说明：

[0047] 1、组合量测设备；2、壳体；3、可拆卸变头；4、切削具；6、水口；7、卡簧；8、凹槽；9、内层孕镶金刚石钻头；10、夹层倾斜孕镶金刚石钻头；11、外层孕镶金刚石钻头；12、信号控制
器；13、第一驱动电机；14、信号接收器；15、防爆电池；16、充电口；17、陀螺仪；18、第一信号
发射器；19、应变花；20、公共补偿应变片；21、第二信号发射器；22、数据存储芯片；23、信号
处理芯片；24、温度补偿应变片；25、显示器；26、外部信号处理装置；27、外部数据存储装置；
28、外部信号接收装置；29、外部信号发射装置；30、外部防爆电池；31、链轮；32、从动齿轮；
33、驱动齿轮。

具体实施方式

[0048] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0049] 如图1至图7所示，一种应力解除地应力测量的智能设备，包括组合量测设备1和手持信号传输设备；所述组合量测设备1包括钻头钻进组合装置、传感器装置以及壳体2；所述
组合量测设备1主体形状为1.2m圆筒状；

[0050] 所述钻头钻进组合装置包括从内到外通过卡簧装置依次贴合嵌套在一起的内层孕镶金刚石钻头9、夹层倾斜孕镶金刚石钻头10以及外层孕镶金刚石钻头11，所述钻头钻进
组合装置的顶部还设有切削具4以及水口6；外层孕镶金刚石钻头11内径为130mm；内层孕镶
金刚石钻头9外径为36mm；

[0051] 所述钻头钻进组合装置内还设有用于实现内层孕镶金刚石钻头9、夹层倾斜孕镶金刚石钻头10以及外层孕镶金刚石钻头11切换工作的齿轮传动系统；

[0052] 所述传感器装置包括陀螺仪装置和能够测出测量孔孔壁上应变大小的应变测量装置；所述陀螺仪装置能够反映传感器装置所处位置形态以及应变测量装置内应变花19的
状态；

[0053] 所述壳体2为圆柱状筒型结构，所述壳体2上段用于放置钻头钻进组合装置，所述壳体2下段为空芯的可拆卸变头3，壳体2下段为钻头钻进组合装置上下运移和取芯提供空
间，可拆卸变头3底部能够安装在钻机钻杆上；

[0054] 所述手持信号传输设备包括分别与显示器25电性连接的外部信号接收装置28、外部信号发射装置29、外部信号处理装置26、外部数据存储装置27以及外部防爆电池30；外部
信号接收装置28接收应变测量装置和陀螺仪装置发出的信号并将信号传递给外部信号处
理装置26，外部信号处理装置26将信号处理后通过显示器25进行显示，同时外部数据存储
装置27将接收到的信息进行存储；外部信号发射装置29发射信号至卡簧装置和齿轮传动系
统，实现对卡簧装置和齿轮传动系统的控制。

[0055] 所述卡簧装置设置在夹层倾斜孕镶金刚石钻头10与内层孕镶金刚石钻头9的胎体内，所述卡簧装置包括分别与防爆电池15电性连接的信号接收器14、信号控制器12以及第
一驱动电机13，所述第一驱动电机13输出端与卡簧7螺纹配合以控制其伸出夹层倾斜孕镶
金刚石钻头10或内层孕镶金刚石钻头9之外，所述信号接收器14、信号控制器12、第一驱动
电机13依次电性连接；所述夹层倾斜孕镶金刚石钻头10和内层孕镶金刚石钻头9外壁上均
开有供卡簧7穿过的通孔，所述外层孕镶金刚石钻头11内侧和夹层倾斜孕镶金刚石钻头10
内壁上分别开有与卡簧7匹配的凹槽8，误差不超过0.1mm。

[0056] 所述齿轮传动系统包括设在夹层倾斜孕镶金刚石钻头10胎体内的第二驱动电机、信号接收器14、防爆电池15、与第二驱动电机输出轴固定的驱动齿轮33以及两个分别与驱
动齿轮33啮合的从动齿轮32，两个从动齿轮32分别与外层孕镶金刚石钻头11内壁、内层孕
镶金刚石钻头9外壁上嵌入的链轮31啮合传动；驱动齿轮33与链轮31的啮合传动能够实现
夹层倾斜孕镶金刚石钻头10沿外层孕镶金刚石钻头11内径向上下升降，能够实现内层孕镶
金刚石钻头9装置沿夹层倾斜孕镶金刚石钻头10内径向上下升降。

[0057] 所述应变测量装置包括依次串联电性连接在一起的温度补偿应变片24、公共补偿应变片20、第二信号发射器21、数据存储芯片22、信号处理芯片23以及防爆电池15，所述公
共补偿应变片20连接第二信号发射器21的一端、温度补偿应变片24连接防爆电池15的一端
并联接入三组应变花19；

[0058] 温度补偿应变片24是为了消除井下施工测量时，地温对应变的影响；公共补偿应变片20是为了消除由于电路串并联造成的误差；应变花19、温度补偿应变片24以及公共补
偿应变片20接收到信号时，第二信号发射器21将接收到的信号发射到手持信号传输设备；
信号处理芯片23和数据存储芯片22能够防止数据丢失，信号处理芯片23处理好信号后，将
信号转化为数据存储在信号存储芯片上。

[0059] 所述陀螺仪装置包括依次电性连接在一起的陀螺仪17、防爆电池15以及第一信号发射器18，陀螺仪17能够直观的定位传感器装置所处位置和形态，让测量人员了解传应变
测量装置上应变花19的状态

[0060] 所述夹层倾斜孕镶金刚石钻头10胎体顶部呈喇叭状，喇叭状倾斜角度为5～10°，使得在钻孔施工过程中，测量孔的孔底始终能够保持呈喇叭口状。

[0061] 所述手持信号传输设备内外部信号发射装置29用于将信号传输至卡簧装置内的信号接收器14和齿轮传动系统内的信号接收器14上，从而实现对卡簧装置和齿轮传动系统
的控制；外部信号处理装置26将接收到的信号传输到外部显示器25进行显示，同时在外部
数据存储装置27内进行存储。

[0062] 本实施例还提供一种应力解除地应力测量的智能设备的使用方法，具体包括以下步骤：

[0063] S1：根据矿井地质资料，设计测试点位置、层位、方位角、开孔角度以及倾角参数；

[0064] S2：根据现场工况，安装并固定好钻机，并将组合量测设备1安装在钻机上，用罗盘和坡度尺进行定向，进行预定的方位角和倾角钻进工作；

[0065] S3：当孔深钻进至测试深度时，钻机将回推70cm，使用手持信号传输设备传输信号至内层孕镶金刚石钻头9上的卡簧装置，控制内层孕镶金刚石钻头9上的卡簧7从夹层倾斜
孕镶金刚石钻头10内壁上的凹槽8中收回；

[0066] S4：启动夹层倾斜孕镶金刚石钻头10胎体内的齿轮传动系统，通过控制第二驱动电机将内层孕镶金刚石钻头9装置上升40cm高度；

[0067] S5：启动内层孕镶金刚石钻头9装置上的卡簧装置，使得卡簧7回弹进入夹层倾斜孕镶金刚石钻头10内壁上的凹槽8；

[0068] S6：启动钻机，进行小孔钻进工作，钻进深度为40cm；

[0069] S7：小孔钻进完成后，启动内层孕镶金刚石钻头9上的卡簧装置，使得卡簧7从夹层倾斜孕镶金刚石钻头10内壁上的凹槽8回缩，此时通过显示器25读取和记录陀螺仪17和应
变测量装置的状态数据；

[0070] S8：启动夹层倾斜孕镶金刚石钻头10上的卡簧装置，使得卡簧7从外层孕镶金刚石钻头11上的凹槽8中回缩，启动夹层倾斜孕镶金刚石钻头10胎体内齿轮传动系统，通过控制
第二驱动电机将夹层倾斜孕镶金刚石钻头10沿外层孕镶金刚石钻头11逐渐下降，直至其与
内层孕镶金刚石钻头9脱离；

[0071] S9：启动钻机，外层孕镶金刚石钻头11进行钻进，开挖应力解除槽，随着应力解除槽的加深，岩芯逐渐脱离周围应力场作用，岩芯发生弹性恢复，传感器装置中应变测量装置
进行测量工作；

[0072] S10：钻进40cm后，观察显示器25读数，当读数趋于稳定时，停止钻进取出岩芯；

[0073] S11：保存测量数据，测量工作完成。

[0074] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围
之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。