CN113803586A - 一种能使测斜探头水平旋转的装置 - Google Patents

一种能使测斜探头水平旋转的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种能使测斜探头水平旋转的装置。适用于岩土工程监测技术领域。本发明所采用的技术方案是：一种能使测斜探头水平旋转的装置，其特征在于，包括：外管；测斜管，同轴插接于所述外管下端；测斜探头，置于所述测斜管内，能在升降机构驱动下沿测斜管轴向上、下移动；水平旋转机构，置于所述外管内，能在所述测斜探头上移出测斜管后与测斜探头结合，并能在与测斜探头结合后在所述升降机构的驱动下沿外管上、下移动；所述外管内壁上制有对所述水平旋转机构起导向作用并能在水平旋转机构上移过程中使水平旋转机构及其结合的测斜探头完成180°水平旋转的外管螺旋导槽。

Description

一种能使测斜探头水平旋转的装置
技术领域
本发明涉及一种能使测斜探头水平旋转的装置。适用于岩土工程监测技术领域。
背景技术
在边坡或滑坡治理工程、堤坝地基处理工程以及基坑开挖支护工程中，均需要对岩土体深部的水平位移进行监测，最常用的监测方法是预埋测斜管用测斜仪进行测量；其原理为利用测斜仪测量测斜管在不同深度位置的倾角变化来计算测斜管的水平位移变化。这种方法获得一次完整的测量数据需要进行两次测量，第一次测量时测斜探头的高轮朝向内侧(称为“0度方向”)，这组读数被称为A+读数；然后把测斜探头从测斜管中取出，旋转180度，使测斜探头的高轮朝向外侧(称为“180度方向”)，重新放入测斜管中进行第二次测量，又可得到一组数据称为A-读数。数据处理时，将读数(A+、A-)相结合，以此来消除测量误差。
目前，测斜仪监测岩土体深部水平位移一般采用人工测量，但随着物联网技术发展及安全风险预测预警要求的不断提高，人工测量已不能满足某些工程的要求，就需要开发一套自动测量***。
专利申请号为202010636760.7的中国专利公开了“一种全自动测斜仪及其使用方法”，包括箱体、缠绕机构、定位机构、监控模块和行走机构的测斜仪装置等来实现自动化测量，该专利未提及测斜探头的水平旋转功能，无法将测斜探头旋转180度进行第二次测量，仅进行0度方向的第一次测量，这将影响水平位移计算精度，不符合测斜仪的测量方法与原理。
授权公告号为CN109540085B的中国专利公开了“一种一体化全自动测斜仪”，包括机柜、自动排线装置、转向机构、测斜探头、自锁机构、测控模块和供电部件等实现了测斜过程的自动化，是通过转向机构实现探头的自动翻转功能，但其转向机构包括直流电机一、测斜管、电磁铁、限位挡块、主动轮、从动轮和固定板组成，结构复杂且耗电。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种探头可水平旋转的测斜装置及其测量方法。
本发明所采用的技术方案是：一种能使测斜探头水平旋转的装置，其特征在于，包括：
外管；
测斜管，同轴插接于所述外管下端；
测斜探头，置于所述测斜管内，能在升降机构驱动下沿测斜管轴向上、下移动；
水平旋转机构，置于所述外管内，能在所述测斜探头上移出测斜管后与测斜探头结合，并能在与测斜探头结合后在所述升降机构的驱动下沿外管上、下移动；
所述外管内壁上制有对所述水平旋转机构起导向作用并能在水平旋转机构上移过程中使水平旋转机构及其结合的测斜探头完成180°水平旋转的外管螺旋导槽。
所述外管内壁上制有4条对所述水平旋转机构起导向作用的导槽，其中2条为关于外管轴线对称且平行外管轴线布置的外管竖向导槽和2条为关于外管轴线对称的所述外管螺旋导槽；
所述外管螺旋导槽上端连通其中一外管竖向导槽的上端，该外管螺旋导槽下端连通另一外管竖向导槽的中、下部；
所述外管竖向导槽内与外管螺旋导槽下端连通部位设有能在水平旋转机构上移时将水平旋转机构导向进入外管螺旋导槽下端且能在水平旋转机构下移时打开的导向开关。
所述导向开关具有开设有所述外管管壁上的安装孔，安装孔内经经水平转轴可转动安装有开关杆，该开关杆外端位于所述外管外侧并装有偏重球，偏重球配合水平转轴使开关杆内端抵接安装孔上沿并露出于外管竖向导槽内。
所述水平旋转机构具有同轴插装于所述外管内的内管，以及固定于内管上端的导向头；
其中内管内径与所述测斜管内径相适配，并在内管内壁上制有两条关于内管轴线对称的内管竖向导槽；所述导向头侧壁上制有与外管内壁上的导槽相适配的头部导向块。
所述升降机构具有设置于所述外管上方的卷扬机，卷扬机上的缆绳进入所述外管连接所述测斜探头。
一种所述探头可水平旋转的测斜装置的测量方法，其特征在于：
通过升降机构将测斜探头下放到测斜管内底部；
通过升降机构慢慢提升测斜探头至测斜管顶部，并在此过程中每提升一定距离测读依次倾角读数，此组读数为A+读数；
升降机构继续提升测斜探头，使测斜探头上移进入水平旋转机构，并与水平旋转机构结合后在升降机构作用下一同上移；
水平旋转机构沿外管内壁上外管竖向导槽上移过程中在单向导通的导向开关作用下进入外管内壁上螺旋上升的外管螺旋导槽；
水平旋转机构及其结合的测斜探头沿外管螺旋导槽上移并完成180°水平旋转；
升降机构下放测斜探头，与测斜探头结合的水平旋转机构沿外管内壁上外管竖向导槽下移；
水平旋转机构下移经过导向开关时，导向开关打开，水平旋转机构继续下移到与测斜管顶部接触后停止下移，测斜探头继续下移进入测斜管；
通过升降机构将测斜探头下放到测斜管内底部；
通过升降机构慢慢提升测斜探头至测斜管顶部，并在此过程中每提升一定距离测读依次倾角读数，此组读数为A-读数。
本发明的有益效果是：本发明通过水平旋转机构配合升降机构和外管内壁上的外管螺旋导槽实现测斜探头的180°水平旋转，结构简单、操作方便，具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为实施例的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为图2中A部放大图。
图4为图2中B部放大图。
图5为图2中C部放大图。
图6～图8为实施例中导向开关的示意图。
1、外管；101、外管竖向导槽；102、外管螺旋导槽；103、安装孔；2、导向开关；201、导向杆；202、水平转轴；203、偏重球；3、导向头；301、头部导向块；4、内管；401、内管竖向导槽；5、测斜探头；6、测斜管；7、缆绳；8、卷扬机。
具体实施方式
本实施例为一种能使测斜探头水平旋转的装置，包括外管、测斜管、测斜探头、升降机构和水平旋转机构等。
本例中在外管的内壁上制有两条关于外管轴线对称且平行外管轴线布置的外管竖向导槽，每条外管竖向导槽下端均连通外管螺旋导槽，该外管螺旋导槽顺时针沿外管内壁螺旋向上水平转过180°后连通另一条外管竖向导槽的上端。本实施例中测斜管外径与外管内径相适配，并同轴插接于外管下端。
本实施例中水平旋转机构置于外管内，具有内管和导向头，其中内管外径略小于外管内径，内管的内径基本与测斜管内径相同，该内管内壁上制有两条关于轴线对称的内管竖向导槽；本例中导向头位于内管上方，其外径与外管内径相适配，大于内管内径，导向头外壁上制有与外管内壁上的外管螺旋导槽和外管竖向导槽均适配的头部导向块。
本例中在外管上对应外管竖向导槽设有导向开关，该导向开关位于外管竖向导槽内且位于外管竖向导槽与外管螺旋导槽的分岔点上方位置。外管管壁上对应导向开关开设有安装孔，安装孔内装有导向开关的开关杆，开关杆经水平转轴可转动连接外管，该开关杆外端位于外管外侧并装有偏重球。在不受外力作用时，在外端偏重球的作用下，开关杆内侧段上翘顶接安装孔内端孔上沿，该开关杆内端露出于外管竖向导槽内，当头部导向块在外管竖向导槽内由下而上撞到开关杆内端时，开关杆内端无法上翘，从而将头部导向块引导至连通的外管螺旋导槽内；当头部导向块在外管竖向导槽内由上而下撞到开关杆内端时，开关杆内端被下压，开关杆的偏重球端翘起，头部导向块沿外管竖向导槽顺利通过导向开关。
本实施例中升降机构包括设置于外管上方的卷扬机，卷扬机上的缆绳进入外管穿过导向头连接位于内管或测斜管内的测斜探头，通过卷扬机配合缆绳带动测斜探头上下移动。
本实施例的工作原理如下：
启动卷扬机放松缆绳，将测斜探头下放到测斜管内底部；
然后再启动卷扬机拉紧缆绳慢慢提升测斜探头至测斜管顶部，并在此过程中每提升0.5m测读依次倾角读数，此组读数为A+读数；
继续提升测斜探头，使测斜探头通过内管竖向导槽进入内管至内管顶部，继续提升测斜探头，测斜探头在导向头作用下带动内管和导向头一起上升；
导向头沿外管竖向导槽上升到导向开关位置，导向开关处于关闭状态，导向头再无法沿外管竖向导槽向上滑动，使导向头的头部导向块进入外管螺旋导槽；
导向头沿着外管螺旋导槽螺旋向上旋转滑动，旋转滑动到顶点时，导向头、内管及测斜探头正好水平旋转180度；
启动卷扬机放松缆绳放下测斜探头，导向头和内管在自身重力作用下随测斜探头下移；
导向头沿外管竖向导槽向下移动到导向开关位置，并在导向头和内管重力作用下使开关杆内端绕水平转轴向下转动，从而打开导向开关，导向头继续下移，直到内管下端抵接测斜管顶端，导向头和内管停止下移；
继续下方测斜探头，测斜探头进入测斜管，并下放到测斜管内底部；
再启动卷扬机拉紧缆绳慢慢提升测斜探头至测斜管顶部，并在此过程中每提升0.5m测读依次倾角读数，此组读数为A-读数。

Claims (6)

1.一种能使测斜探头水平旋转的装置，其特征在于，包括：
外管；
测斜管，同轴插接于所述外管下端；
测斜探头，置于所述测斜管内，能在升降机构驱动下沿测斜管轴向上、下移动；
水平旋转机构，置于所述外管内，能在所述测斜探头上移出测斜管后与测斜探头结合，并能在与测斜探头结合后在所述升降机构的驱动下沿外管上、下移动；
所述外管内壁上制有对所述水平旋转机构起导向作用并能在水平旋转机构上移过程中使水平旋转机构及其结合的测斜探头完成180°水平旋转的外管螺旋导槽。
2.根据权利要求1所述的能使测斜探头水平旋转的装置，其特征在于：所述外管内壁上制有4条对所述水平旋转机构起导向作用的导槽，其中2条为关于外管轴线对称且平行外管轴线布置的外管竖向导槽和2条为关于外管轴线对称的所述外管螺旋导槽；
所述外管螺旋导槽上端连通其中一外管竖向导槽的上端，该外管螺旋导槽下端连通另一外管竖向导槽的中、下部；
所述外管竖向导槽内与外管螺旋导槽下端连通部位设有能在水平旋转机构上移时将水平旋转机构导向进入外管螺旋导槽下端且能在水平旋转机构下移时打开的导向开关。
3.根据权利要求2所述的能使测斜探头水平旋转的装置，其特征在于：所述导向开关具有开设有所述外管管壁上的安装孔，安装孔内经经水平转轴可转动安装有开关杆，该开关杆外端位于所述外管外侧并装有偏重球，偏重球配合水平转轴使开关杆内端抵接安装孔上沿并露出于外管竖向导槽内。
4.根据权利要求1或2或3所述的能使测斜探头水平旋转的装置，其特征在于：所述水平旋转机构具有同轴插装于所述外管内的内管，以及固定于内管上端的导向头；
其中内管内径与所述测斜管内径相适配，并在内管内壁上制有两条关于内管轴线对称的内管竖向导槽；所述导向头侧壁上制有与外管内壁上的导槽相适配的头部导向块。
5.根据权利要求1所述的能使测斜探头水平旋转的装置，其特征在于：所述升降机构具有设置于所述外管上方的卷扬机，卷扬机上的缆绳进入所述外管连接所述测斜探头。
6.一种权利要求1～5任意一项所述探头可水平旋转的测斜装置的测量方法，其特征在于：
通过升降机构将测斜探头下放到测斜管内底部；
通过升降机构慢慢提升测斜探头至测斜管顶部，并在此过程中每提升一定距离测读依次倾角读数，此组读数为A+读数；
升降机构继续提升测斜探头，使测斜探头上移进入水平旋转机构，并与水平旋转机构结合后在升降机构作用下一同上移；
水平旋转机构沿外管内壁上外管竖向导槽上移过程中在单向导通的导向开关作用下进入外管内壁上螺旋上升的外管螺旋导槽；
水平旋转机构及其结合的测斜探头沿外管螺旋导槽上移并完成180°水平旋转；
升降机构下放测斜探头，与测斜探头结合的水平旋转机构沿外管内壁上外管竖向导槽下移；
水平旋转机构下移经过导向开关时，导向开关打开，水平旋转机构继续下移到与测斜管顶部接触后停止下移，测斜探头继续下移进入测斜管；
通过升降机构将测斜探头下放到测斜管内底部；
通过升降机构慢慢提升测斜探头至测斜管顶部，并在此过程中每提升一定距离测读依次倾角读数，此组读数为A-读数。
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