CN101105387A - 机械式多点位移计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械式多点位移计，它包括孔口读数仪、孔口基准板、铟钢丝、孔内测点锚固头。将孔口基准板用膨胀螺栓固定在孔壁上，孔口读数仪底板的定位栓***孔口基准板中的定位孔内，将孔口读数仪固定在孔口基准板上，铟钢丝一端固定在孔内测点锚固头的紧固螺钉上，另一端穿过孔口基准板的中心孔并固定在带有测点标记的锥形夹上，带有测点标记的锥形夹与孔口读数仪的锥形挂钩连接。本发明结构简单、量程大、操作方便，锚固迅速、可靠，适用于不同孔径的孔内测点。

Description

机械式多点位移计

技术领域

本发明属于一种测量仪器，更具体涉及一种机械式多点位移计，主要用于量测地下工程建设中围岩深部岩层的变形，为信息化施工提供准确有效的信息。

技术背景

在隧道、井下巷道、边坡、地下厂房等建设工程中，工程技术人员常常需要了解施工过程中围岩深部岩层的变形大小及其时空变化规律，用以判断施工方案的合理性，指导后续施工。另一方面，围岩深部岩层位移的大小除了施工因素的影响外，还与围岩结构、强度有关，硬岩变形小，软岩变形大，加之现场监测频度高、时间长，因此要求测量设备量程大，精度高，安装方便，操作简单。围岩深部位移一般用多点位移计量测，采用的方法是在关注的断面打几个几米甚至几十米的直孔，根据需要在孔内不同深度处布置测点，在孔口量测围岩内不同深度处岩层位移的大小，方向。多点位移计主要由孔口读数装置和孔内测点锚固装置组成，目前孔内测点锚固方式较多，有的是用水膨胀压缩木锚固，有的是用爪钩式锚头的点接触锚固，还有的是用注浆或锚固剂粘结孔内测点的锚固，这些锚固手段常常受到现场条件的制约，使得操作不便，安装困难，锚固强度不可靠。孔口读数装置有的是用直尺量测，有的是电子式，这些量测手段往往由于误差大、精度低、不稳定、抗干扰能力差、量程较小等缺陷而不能满足工程量测需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械式多点位移计，结构简单、量程大、操作方便，锚固迅速、抗滑能力强，锚固效果更可靠。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术措施：

一种机械式多点位移计，它包括孔口读数仪、孔口基准板、孔内测点锚固头。根据安装孔的位置，将孔口基准板用膨胀螺栓固定在孔口壁上，孔口读数仪底板的定位栓***孔口基准板中的定位孔内，打开永久磁铁，将孔口读数仪固定在孔口基准板上，铟钢丝穿过孔口基准板的中心孔，铟钢丝一端固定在孔内测点锚固头的紧固螺钉上，另一端穿过孔口基准板的中心孔固定在带有测点标记的锥形夹上，带有测点标记的锥形夹装在孔口读数仪的锥形挂钩中。

孔口读数仪：孔口读数仪设计为一个便携式整体，由主尺、副尺、调节手轮、调节螺杆、弹簧拉力计、锥形挂钩、联动杆、永久磁铁、定位栓、底板、顶板和连接杆组成。该装置由三个连接杆连接顶板和底板构成一个框架，在一个连接杆上固定一只主尺，主尺上装有可移动的副尺，顶板中心的调节螺杆上部装有调节手轮，下端连接弹簧拉力计，弹簧拉力计的锥形挂钩连接一个联动杆，联动杆与副尺相连，两块永久磁铁固定在底板的两边，两个定位栓固定在底板的底面。其特点是主尺的零刻度设在读数仪的底板上，单位刻度为毫米，量程为200毫米，副尺为五十分刻度并且可以在主尺上移动，调节螺杆上的调节手轮起着两个重要作用：当旋转调节手轮时，通过调节螺杆的移动，一是准确地控制拉力计对铟钢丝的拉力，二是通过联动杆带动副尺移动，当拉力计指针指示为一个预定的拉力时，测尺上主尺加副尺的读数便是铟钢丝的长度。

孔内测点锚固头：孔内测点锚固头设计为面接触式，它由主轴、压簧底座、压簧、滑动环、支撑杆、锚固板、铟钢丝紧固螺钉和锁扣组成。两个压簧套在主轴上，由主轴两端的压簧底座固定压簧的一端，压簧的另一端前面各装有一个滑动环，每一个滑动环上各铰接3个支撑杆，每一对对应的支撑杆上铰接一片锚固板，锁扣装在主轴和一片锚固板之间，铟钢丝的一端由紧固螺钉固定在主轴上。其特点是：支撑杆互为120度夹角，锚固板表面为锯齿状圆弧面，能有效地提高锚固板的抗滑能力，增强锚固板与孔壁的接触效果，当测点锚固头上的锁扣被解开后，主轴上两端的两个压簧瞬间释放压力，推动压簧前端的两只滑动环相对运动并带动铰接在滑动环上的支撑杆撑开，使三片锚固板在孔内迅速同步展开并与钻孔壁面紧密接触，起到测点锚固的作用，这种锚固方式安装简便，锚固迅速、可靠，并且可在76～100mm不同的孔径内迅速展开锚固。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：由主尺和副尺组合的测尺，不仅精度能满足量测需要，而且还将量程提高到了200毫米；由于联动杆能联动副尺在主尺上移动，使得在控制对铟钢丝拉力的同时完成读数，简化了量测步骤；测点锚固装置由两只弹簧自释放弹性能量完成锚固，不受现场条件的制约，安装极为方便；锚固板表面锯齿状圆弧面的特点，使得锚固板与钻孔壁面接触更加紧密，抗滑能力增强，锚固效果更可靠，可适用于不同孔径内的锚固。

附图说明

图1为一种机械式多点位移计结构示意图

图2为测点锚固头结构示意图

图3(a)为测点锚固头左视图、(b)为测点锚固头右视图

图4为孔口读数仪结构示意图

图5为孔口基准板俯视图

图中：1-孔口读数仪，2-孔口基准板，3-铟钢丝，4-套管，5-孔内测点锚固头，6-钻孔，7-主尺，8-副尺，9-调节手轮，10-调节螺杆，11-弹簧拉力计，12-锥形挂钩，13-联动杆，14-永久磁铁，15-底板，16-定位栓，17-顶板、18A、18B、18C-连接杆，19-主轴，20A、20B-压簧底座，21A、21B-压簧，22A、22B-滑动环，23A、23B、23C、23D、23E、23F-支撑杆，24A、24B、24C-锚固板，25-紧固螺钉，26-锁扣，27-解扣绳，28-安装孔，29-中心孔，30-定位孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

根据图1可知，机械式多点位移计包括孔口读数仪(1)、孔口基准板(2)、铟钢丝(3)、孔内测点锚固头(5)。通过孔口基准板(2)的安装孔(28)，将孔口基准板(2)用膨胀螺栓固定在孔口壁上，孔口读数仪(1)底板的定位栓(16)***孔口基准板(2)中的定位孔(30)内，打开永久磁铁(14)的开关，将孔口读数仪(1)固定在孔口基准板(2)上，铟钢丝(3)穿过孔口基准板(2)的中心孔(29)，一端固定在孔内测点锚固头(5)的紧固螺钉(25)上，另一端穿过孔口基准板(2)的中心孔(29)固定在带有测点标记的锥形夹上并装在孔口读数仪(1)的锥形挂钩(12)中。

根据图2，图3a、3b可知，孔内测点锚固头(5)为面接触式，孔内测点锚固头(5)包括主轴(19)、压簧底座(20A、20B)、压簧(21A、21B)、滑动环(22A、22B)、支撑杆(23A、23B、23C、23D、23E、23F)、锚固板(24A、24B、24C)、紧固螺钉(25)和锁扣(26)。两个压簧(21A、21B)套在主轴(19)上，由主轴(19)两端的压簧底座(20A、20B)固定压簧(21A、21B)的一端，压簧(21A、21B)的另一端前面各装有一个滑动环(22A、22B)，每一个滑动环(22A、22B)上铰接三个支撑杆(23A、23B、23C、23D、23E、23F)，每一对对应的支撑杆(23A、23B、23C、23D、23E、23F)上铰接一片锚固板(24A、24B、24C)，锁扣(26)装在主轴(19)和一片锚固板(24A)之间，铟钢丝(3)的一端由紧固螺钉(25)固定在主轴(19)上。支撑杆(23A、23B、23C、23D、23E、23F)互为120度夹角，锚固板(24A、2B、24C)为锯齿状圆弧面。

根据图4可知，孔口读数仪(1)包括主尺(7)、副尺(8)、调节手轮(9)、调节螺杆(10)、弹簧拉力计(11)、锥形挂钩(12)、联动杆(13)、永久磁铁(14)、底板(15)、定位栓(16)、顶板(17)和连接杆(18A、18B、18C)。该孔口读数仪由三个连接杆(18A、18B、18C)、顶板(17)和底板(15)构成一个框架，在一个连接杆(18A)上固定有主尺(7)，主尺(7)上装有可移动的副尺(8)，顶板(17)中心的调节螺杆(10)上部装有调节手轮(9)，下端与弹簧拉力计(11)连接，弹簧拉力计(11)的锥形挂钩(12)连接联动杆(13)，联动杆(13)与副尺(8)相连，两块永久磁铁(14)固定在底板(15)的两边，两个定位栓(16)固定在底板(15)的底面。

根据图5可知，孔口基准板(2)上有安装孔(28)、中心孔(29)、定位孔(30)，通过安装孔(28)用膨胀螺栓将孔口基准板(2)固定在孔口壁上，孔口基准板(2)通过定位孔(30)与孔口读数仪(1)连接。

根据测点的个数准备好相应数量的铟钢丝(3)和孔内测点锚固头(5)，先将铟钢丝(3)一端固定在主轴(19)的紧固螺钉(26)上，另一端穿过套管(4)并从下一个测点锚固头(5)的主轴(19)中引出，穿过中心孔(29)固定在带有测点标记的锥形夹上，测点锥形夹装在锥形挂钩(12)中，套管(4)的一端与测点锚固头(5)的主轴(19)一端连接，另一端与下一个测点锚固头(5)的主轴(19)连接，按照从孔底到孔口的顺序逐个完成组装。将连接好了的多个测点锚固头送到钻孔后，一手握住套管(4)，另一只手拉一下解扣绳(28)，打开锁扣(27)，主轴(19)上两端的两个压簧(21A、21B)瞬间释放压力，推动压簧(21A、21B)各自前面的两只滑动环(22A、22B)相对运动，并联动连接在滑动环(22A、22B)上的支撑杆(23A、23B、23C、23D、23F、23E)撑开，使三片锚固板(24A、24B、24C)在孔内迅速同步展开，与钻孔壁面紧密接触，再将各测点的铟钢丝穿过孔口基准板(2)的中心孔(29)，根据孔口基准板(2)上的安装孔(28)的位置，在孔口壁上用膨胀螺栓固定好基准板(2)，完成孔内测点的锚固，然后将孔口读数仪(1)底板(15)的定位栓(16)***基准板(2)中的定位孔(30)内，打开永久磁铁(14)的开关，将孔口读数仪(1)固定在孔口基准板(2)上，完成孔口读数仪(1)与孔内锚固装置的连接。现场量测时，将任意一个带有测点标记的锥形夹装在锥形挂钩(12)中，旋转调节手轮(9)使调节螺杆(10)移动，在调节螺杆(10)的作用下，弹簧拉力计(11)开始对铟钢丝(3)施加拉力，同时联动杆(13)也带动副尺(8)在主尺(7)上移动，当弹簧拉力计(11)的指针指到预定的拉力时，主尺(7)加副尺(8)的读数便是该测点此刻铟钢丝(3)的长度，按照上述量测方法，依次对每个测点进行量测并作好记录，首轮量测值为初值，全部测点量测完毕后，关闭永久磁铁(14)的开关，从孔口基准板(2)上取下孔口读数仪(1)，完成本次量测。下次量测按上述步骤进行，每次各测点的量测值与对应测点的初值之差便是围岩深部各测点相对于孔口的位移。

Claims (5)

1.一种机械式多点位移计，它包括孔口读数仪(1)、孔口基准板(2)、铟钢丝(3)、孔内测点锚固头(5)，其特征在于：孔口基准板(2)用膨胀螺栓固定在孔壁上，孔口读数仪(1)底板的定位栓(16)***孔口基准板(2)中的定位孔(30)内，将孔口读数仪(1)固定在孔口基准板(2)上，铟钢丝(3)穿过孔口基准板(2)的中心孔(29)，铟钢丝(3)一端固定在孔内测点锚固头(5)的紧固螺钉(25)上，另一端穿过孔口基准板(2)的中心孔(29)固定在带有测点标记的锥形夹上，带有测点标记的锥形夹装在孔口读数仪(1)的锥形挂钩(12)中。

2.根据权利要求1所述的一种机械式多点位移计，其特征在于：孔内测点锚固头(5)为面接触式，孔内测点锚固头(5)包括主轴(19)、压簧底座(20A、20B)、压簧(21A、21B)、滑动环(22A、22B)、支撑杆(23A、23B、23C、23D、23E、23F)、锚固板(24A、24B、24C)、紧固螺钉(25)和锁扣(26)，两个压簧(21A、21B)套在主轴(19)上，由主轴(19)两端的压簧底座(20A、20B)固定压簧(21A、21B)的一端，压簧(21A、21B)的另一端前面各装有一个滑动环(22A、22B)，每一个滑动环上(22A、22B)各铰接三个支撑杆(23A、23B、23C和23D、23E、23F)，在对应的支撑杆(23A、23D、23B、23E、23C、23F)上铰接锚固板(24A、24B、24C)，锁扣(26)装在主轴(19)和锚固板(24A)之间，铟钢丝(3)的一端由紧固螺钉(25)固定在主轴(19)上，支撑杆(23A、23B、23C、23D、23E、23F)互为120度夹角，锚固板(24A、24B、24C)为锯齿状圆弧面。

3.根据权利要求1所述的一种机械式多点位移计，其特征在于：孔口读数仪(1)由三个连接杆(18A、18B、18C)、顶板(17)及底板(15)构成一个框架，在一个连接杆(18A)上固定主尺(7)，主尺(7)上装有可移动的副尺(8)，顶板(17)中心的调节螺杆(10)上部装有调节手轮(9)，下端与弹簧拉力计(11)连接，弹簧拉力计(11)的锥形挂钩(12)连接联动杆(13)，联动杆(13)与副尺(8)相连，两块永久磁铁(14)固定在底板(15)的两边，两个定位栓(16)固定在底板(15)的底面。

4.根据权利要求书1所述的一种机械式多点位移计，其特征在于孔口基准板(2)上有安装孔(28)、中心孔(29)、定位孔(30)，通过安装孔(28)用膨胀螺栓将孔口基准板(2)固定在孔壁上，孔口基准板(2)通过定位孔(30)与孔口读数仪(1)连接。

5.根据权利要求书1所述的一种机械式多点位移计，其特征在于：铟钢丝(3)一端固定在主轴(19)的紧固螺钉(26)上，另一端穿过套管(4)从测点锚固头(5)的主轴(19)中引出，穿过中心孔(29)固定在带有测点标记的锥形夹上，测点锥形夹装在锥形挂钩(12)中，套管(4)的一端与测点锚固头(5)主轴(19)的一端连接，另一端与下一个测点锚固头(5)的主轴连接。

Images