一种控制阀及水压致裂测地应力试验装置技术领域
本发明属于水压致裂法地应力试验设备，具体涉及一种控制阀及水压致裂测地应
力试验装置。
背景技术
水压致裂法地应力试验的原理是利用一对可膨胀的橡胶封隔器，在预定的测试深
度封隔一段钻孔，然后泵入液体介质对封隔段施压，根据压裂过程曲线的特征值，可获得破
裂压力、瞬时关闭压力、重张压力等压力参数，由破裂缝方向来直接推求平面地应力状态。
目前常用的液压加载方式分单通道和双通道两种，单通道是指封隔器和加压段的
液压均由一个通道实现（通常是空心钻杆），通过钻杆的压、拔来实现通道切换。双通道是使
用两个独立的压力通道（通常是两根高压管）对封隔器和加压段分别加压，通过地面的开关
来控制两个通道内的压力。
当在钻孔的某一段试验完毕之后，需要将试验装置移动到钻孔的另外一段进行相
同的试验。然而在这一过程中，上述两种装置都有共同的缺陷，由于加压装置安放在孔口，
当试验段较深时，如果孔内无水，封隔器外没有外水压力，封隔器内的水产生的压力会导致
封隔器膨胀贴紧孔壁，伸入钻孔内的整个设备卡住无法上下移动，导致无法进行下一次试
验。但是在钻孔内有较大外水压力的情况下，外水压力会抵消掉封隔器的膨胀部分，使得伸
入钻孔内的设备可以移动，因此，现有技术的设备一般只适用于富水的钻孔中，在干孔或地
下水位较低的钻孔中使用受限。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种适用于干孔的水压致裂测地应力试验装置，
以及相配套的控制阀。
本发明解决问题的技术方案是：一种控制阀，包括主导杆、在主导杆内贯通设置的
相互独立的第一压力通道以及第二压力通道、在主导杆外壁开设的与第一压力通道连通的
溢流孔，在位于溢流孔区域的主导杆外壁上套装有溢流阀，所述溢流阀包括带有中空腔的
阀体、在阀体壁上贯通开设的与阀体中空腔连通的溢流通道；
所述主导杆从阀体的中空腔内穿过，所述溢流阀上连接有可驱动溢流阀沿主导杆外壁
滑动的驱动装置；所述溢流阀沿主导杆移动时，溢流孔与溢流通道可对接连通或错开隔断；
所述溢流阀顶部抵接有套装在主导杆上的可压缩弹性件，弹性件顶部抵接有固定在主
导杆上的限位块。
上述方案中，溢流阀在驱动装置的带动下，沿主导杆上下移动，当移动到溢流孔与
溢流通道接连通时，第一压力通道中的液体实现泄压；当移动到溢流孔与溢流通道错开隔
断时，第一压力通道为保压状态。
进一步的，所述溢流通道包括环绕阀体内腔开设的环向溢流槽、在阀体壁上垂直
于阀体轴向开设的溢流管，所述溢流管环绕阀体壁间隔设有多个，且每一个溢流管均与溢
流槽连通。
为了更好的密封，在阀体内腔、位于溢流槽上方和下方分别设有第一密封圈和第
二密封圈，在阀体内腔上部且远离第一密封圈处设有第三密封圈；
溢流孔始终位于第二密封圈和第三密封圈之间。
上述方案可以保证无论溢流孔与溢流通道连通还是隔断状态，设备的密封性良
好。
具体的，所述驱动装置包括与阀体壁连接的套筒、与套筒顶部连接的拉绳，所述拉
绳向上伸出钻孔并固定。
相应的，本发明还提供一种水压致裂测地应力试验装置，包括间隔设置的上封隔
器和下封隔器，所述上封隔器包括中空的密封胶筒、从密封胶筒中空腔中穿过的加压管，所
述下封隔器包括中空的密封胶筒，上封隔器与下封隔器的密封胶筒之间通过管道连通，还
包括上述方案所述的控制阀，所述控制阀的第一压力通道出口与上封隔器的密封胶筒对接
连通，第二压力通道出口与上封隔器的加压管对接连通。
该试验装置中，上、下封隔器是现有的设备，其在钻孔内的装配方式与常规技术相
同，上、下封隔器进入钻孔后，二者与钻孔壁合围形成的空腔即为试验加压段。试验时，通过
第一压力通道往上、下封隔器的密封胶筒中注入液体，通过第二压力通道经由加压管往加
压段中注入液体。
进一步的，还包括与第一压力通道入口连接的封隔器加压系统、与第二压力通道
入口连接的加压段加压采集系统。
具体的，在钻孔孔口处设有绞盘，所述驱动装置包括与阀体壁连接的套筒、与套筒
顶部连接的拉绳，所述拉绳向上伸出钻孔并盘绕在绞盘上。
本发明通过控制阀的设计，使得水压致裂法测地应力的设备具有了泄压功能，尤
其对于干孔或地下水位较低的钻孔内，可实现封隔器方便的加压和泄压，从而使得伸入钻
孔内的整个设备可方便的上下移动，有利于下一次试验的进行。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为主导杆结构图。
图2为溢流阀主视图。
图3为溢流阀俯视图。
图4为套筒结构图。
图5为控制阀结构图。
图6为试验装置结构图。
图7为上封隔器结构图。
图8为下封隔器结构图。
图中：1-主导杆,2-溢流阀,3-限位块，4-弹性件,5-套筒,6-拉绳，7-钻孔,8-上封
隔器，9-下封隔器,10-绞盘，11-第一压力通道，12-第二压力通道,13-溢流孔,21-阀体,22-
溢流槽,23-溢流管,24-第一密封圈，25-第二密封圈，26-第三密封圈,81-密封胶筒，82-加
压管,100-封隔器加压系统，101-加压段加压采集系统。
具体实施方式
如图1～5所示，一种控制阀，包括主导杆1、在主导杆1内贯通设置的第一压力通道
11以及第二压力通道12、在主导杆1外壁开设的与第一压力通道11连通的溢流孔13。
在位于溢流孔13区域的主导杆1外壁上套装有溢流阀2。所述溢流阀2包括中空的
阀体21、在阀体21壁上贯通开设的与阀体21中空腔连通的溢流通道。
所述溢流通道包括环绕阀体21内腔开设的环向溢流槽22、在阀体21壁上垂直于阀
体轴向开设的溢流管23。所述溢流管23环绕阀体21壁间隔设有多个，且每一个溢流管23均
与溢流槽22连通。
在阀体21内腔、位于溢流槽22上方和下方分别设有第一密封圈24和第二密封圈
25。在阀体内腔上部且远离第一密封圈24处设有第三密封圈26。
溢流孔13始终位于第二密封圈25和第三密封圈26之间。
所述主导杆1从阀体21的中空腔内穿过，所述溢流阀2上连接有可驱动溢流阀2沿
主导杆1外壁滑动的驱动装置。所述驱动装置包括与阀体21壁连接的套筒5、与套筒5顶部连
接的拉绳6。所述拉绳6向上伸出钻孔7并固定。
所述溢流阀2沿主导杆1移动时，溢流孔13与溢流通道可对接连通或错开隔断。
所述溢流阀2顶部抵接有套装在主导杆1上的可压缩弹性件4，弹性件4顶部抵接有
固定在主导杆1上的限位块3。所述弹性件优选为弹簧。
如图6～8所示，本实施例还提供一种水压致裂测地应力试验装置，包括间隔设置
的上封隔器8和下封隔器9。所述上封隔器8包括中空的密封胶筒81、从密封胶筒81中空腔中
穿过的加压管82。加压管下端带孔。所述下封隔器9包括中空的密封胶筒81。上封隔器8与下
封隔器9的密封胶筒81之间通过管道连通。
还包括上述方案所述的控制阀，所述控制阀的第一压力通道11出口与上封隔器8
的密封胶筒81对接连通。第二压力通道12出口与上封隔器8的加压管82对接连通。
还包括与第一压力通道11入口连接的封隔器加压系统100、与第二压力通道12入
口连接的加压段加压采集系统101。
在钻孔7孔口处设有绞盘10，所述拉绳6向上伸出钻孔7并盘绕在绞盘10上。
试验装置装配完成后，先用绞盘10将控制阀及上、下封隔器放到指定部位，开始试
验，此时溢流管23与溢流孔13不连通，压力可以传到上、下封隔器内，使密封胶筒81胀开。试
验结束后，向上提拉绳6，由于此时上、下封隔器处于胀开状态，贴紧孔壁，无法移动，只有溢
流阀2可向上移动，移动的同时压缩弹簧，当主导杆1上的溢流孔31和溢流阀上2的溢流管23
连通时，封隔器内的液体从溢流孔13经由溢流管23流出至钻孔内，压力释放，上、下封隔器
缓慢收缩。当上、下封隔器不再贴紧孔壁时，在弹簧的回弹作用下，溢流阀2向下移动，溢流
孔13与溢流管23错开隔断，上封隔器8的压力通道再次与外界隔离，此时可将试验装置移动
到下一个试验段，继续试验。