CN103061752B - 一种利用囊袋测量钻孔直径的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种利用囊袋测量钻孔直径的方法及装置，所述方法为：(1)把囊袋送至钻孔内的待测量处；(2)通过管子向所述囊袋内注入液体，直至充满；(3)计量注入囊袋的液体体积V；(4)根据囊袋内的液体体积V与囊袋长度L和钻孔直径D的几何关系，计算钻孔直径D。本发明充分利用囊袋的柔软性的特点，当所述囊袋被液体充满时，囊袋的直径等于钻孔的直径，囊袋内的液体体积与囊袋的长度和囊袋的直径呈特定的几何关系，所以只要知道囊袋内的液体体积、囊袋的长度或者囊袋上下两端的距离，就可以通过所述几何关系计算出囊袋的直径，也就是钻孔的实际直径，该方法简单易行，可靠实用。
Description
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，更具体的说，涉及一种利用囊袋测量钻孔直径的方法及装置。
背景技术
在土木工程技术领域，经常需要在地下钻孔，由于土质的复杂性及不确定性，即使在同一区域采用相同的工具、相同的钻孔方法，钻孔的直径仍然会有较大的变化，为了保证每个钻孔的直径都能达到设计要求，人们非常希望增加测量钻孔直径的步骤，但目前为止尚无可靠简单实用的测量方法及装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种简单实用、利用囊袋测量钻孔直径的方法及装置。
本发明的技术方案为：一种利用囊袋测量钻孔直径的方法，
(1)把长度为L、横截面周长不小于钻孔预计横截面周长的囊袋送至钻孔内的待测量处；
(2)通过管子向所述囊袋内注入液体，直至充满，使囊袋侧壁贴紧钻孔孔壁；
(3)计量注入囊袋的液体体积V；
(4)根据囊袋内的液体体积V与囊袋长度L和钻孔直径D的几何关系，计算钻孔直径D。
优选的，所述囊袋内的液体体积V与囊袋长度L和钻孔直径D的几何关系为：
优选的，在向囊袋注入液体的通道上设有流量计，通过流量计计量注入囊袋内的液体体积V。
优选的，从一可计量的容腔内将液体注入囊袋，通过该容腔内液体的减少量计算注入囊袋内的液体体积V。
优选的，当计算得到的钻孔横截面周长大于或等于囊袋的横截面周长时，则需要检查囊袋是否漏液，然后重新测量；若囊袋并未漏液，则更换更大横截面周长的囊袋重新测量。
本发明的另一种技术方案为：一种利用囊袋测量钻孔直径的装置，包括横截面周长不小于钻孔预计横截面周长的囊袋和管子，所述管子用于向所述囊袋内注入液体并充满囊袋使囊袋侧壁贴紧钻孔孔壁，根据注入囊袋的液体体积V与囊袋的长度L和钻孔直径D的几何关系，计算钻孔直径D。
优选的，所述装置还包括流量计，所述流量计用于计量注入囊袋的液体体积V。
优选的，所述装置还包括可计量的容腔，所述容腔用于容纳待注入囊袋的液体并计量注入囊袋的液体体积V。
优选的，所述囊袋内的液体体积V与囊袋长度L和钻孔直径D的几何关系为：
本发明的有益效果为：本发明充分利用囊袋的柔软性的特点，当所述囊袋被液体充满时，其侧壁会紧贴钻孔侧壁，囊袋的直径等于钻孔的直径，而囊袋被充满时，囊袋内的液体体积与囊袋的长度或者囊袋上下两端的距离和囊袋的直径呈特定的几何关系，所以只要知道囊袋内的液体体积、囊袋的长度或者囊袋上下两端的距离，就可以通过所述几何关系计算出囊袋的直径，也就是钻孔的实际直径，该方法简单易行，可靠实用；由于钻孔都不会是十分规则的圆形，比如椭圆形或凹凸不平的大致圆形等，对于岩石钻孔而言更是如此，本发明所述方法不是计算钻孔某一点的直径，而是与囊袋整个长度相对应位置钻孔的平均直径，更适合用于判断钻孔的总体质量。
附图说明
图1是本发明所述利用囊袋测量钻孔直径的装置实施例一的结构示意图；
图2是图1中囊袋充满液体时的状态示意图；
图3是本发明所述利用囊袋测量钻孔直径的装置实施例二的结构示意图；
图4是本发明所述利用囊袋测量钻孔直径的装置实施例三的结构示意图；
图5是本发明所述利用囊袋测量钻孔直径的装置实施例四的结构示意图；
图6是本发明所述利用囊袋测量钻孔直径的装置实施例五的结构示意图。
其中：1、钻孔；2、囊袋；3、管子；4、液体；5、流量计；6、容腔；7、杆体。
具体实施方式
作为本发明利用囊袋测量钻孔直径的装置实施例一，如图1和图2所示，所述装置包括横截面周长不小于钻孔1预计横截面周长的囊袋2和管子3，所述管子3用于向所述囊袋2内注入液体4并充满囊袋2使囊袋2侧壁贴紧钻孔1孔壁。
具体的测量方法为：(1)把长度为L、横截面周长不小于钻孔1预计横截面周长的囊袋2送至钻孔1内的待测量处；
(2)通过管子3向所述囊袋2内注入液体4，直至充满，使囊袋2侧壁贴紧钻孔1孔壁；
(3)计量注入囊袋2的液体体积V；
(4)根据囊袋2内的液体体积V与囊袋2长度L和钻孔1直径D的几何关系，计算钻孔直径D。
在本实施例中，由于囊袋2未填充液体4前的长度L与被充满后的长度相差不多，此处可以认为囊袋2被充满后的长度仍然为L，此时所述囊袋2内的液体体积V与囊袋2长度L和钻孔1直径D的几何关系为：
当然，为了保证较高的测量精度，可以对囊袋2被充满后的长度L’进行较正，L’＝kL，k为较正系数，较正系数可以由实验数据或经验数据得出。
本发明充分利用囊袋2的柔软性的特点，当所述囊袋2被液体4充满时，其侧壁会紧贴钻孔1侧壁，囊袋2的直径等于钻孔1的直径，而囊袋2被充满时，囊袋2内的液体4体积与囊袋2的长度或者囊袋2上下两端的距离和囊袋2的直径呈特定的几何关系，所以只要知道囊袋2内的液体4体积、囊袋2的长度或者囊袋2上下两端的距离，就可以通过所述几何关系计算出囊袋2的直径，也就是钻孔1的实际直径，该方法简单易行，可靠实用；由于钻孔1一般情况都不会是十分规则的圆形，比如椭圆形或凹凸不平的大致圆形等，对于岩石钻孔而言更是如此，本发明所述方法不是计算钻孔1某一点的直径，而是与囊袋2整个长度相对应位置钻孔1的平均直径，更适合用于判断钻孔的总体质量。所述的液体4可以为各种液体，比如水、水泥浆或滚动性较好的混凝土等等。
钻孔1的实际直径可能小于预计直径，也可能大于预计直径，当囊袋2的横截面周长小于或等于钻孔1的实际横截面周长时，是不可能测出正确的数据的，所以本发明需要采用横截面周长不小于钻孔1预计横截面周长的囊袋2，但在实际的测量过程中，囊袋2的横截面周长优选为钻孔1预计横截面周长的1.1～2倍。另外，当计算得到的钻孔1横截面周长大于或等于囊袋2的横截面周长时，主要存在以下二个问题，一是囊袋2可能漏液，此时需要检查囊袋2的开口密封是否完好，囊袋2是否有漏洞，检查无误后，重新测量；一是囊袋2的横截面周长小于或等于钻孔1的实际横截面周长，已达到或超过囊袋2的测量极限，此时需要更换更大横截面周长的囊袋2重新测量。
作为本发明所述利用囊袋测量钻孔直径的装置实施例二，如图3所示，与实施例一不同之处在于所述装置还包括流量计5，所述流量计5用于计量注入囊袋的液体体积V。相应的测量方法为：在向囊袋2注入液体4的通道上设有流量计5，通过流量计5计算注入囊袋2内的液体4体积V。一般情况下，当流量计5的读数不再变化时，就认为囊袋2被充满了。流量计5可安装在注入液体4的通道的任何地方。如钻孔孔口，管子3的任何位置，注液泵的吸液口或出液口等等。
有时通过流量计5的液体4并不会完全进入囊袋2，可能会有一小部分液体4会滞留在管子3内，所以此处会产生一定的精度误差，此时可以尽量减小管子3的直径，或者根据管子3的直径及长度，计算出滞留在管子3内液体4体积，以此来修正注入囊袋2内的液体4体积V，其它结构及有益效果均与实施例一一致，此处不再赘述。
作为本发明所述利用囊袋测量钻孔直径的装置实施例三，如图4所示，与实施例二不同之处在于计算注入囊袋2的液体4体积V的方法及装置有所不同，所述装置还包括可计量的容腔6，所述容腔6用于容纳待注入囊袋2的液体4并计量注入囊袋2的液体4体积V。具体的测量方法为：从一可计量的容腔6内将液体4注入囊袋2，通过该容腔6内液体的减少量计算注入囊袋2内的液体4体积V。一般情况下，当容腔6的液体不再减少时，就认为囊袋2被充满了。
在本实施例中，在地面上设有一容器，容器设有容腔6，容器的侧壁上标有刻度，容腔6内原有的液体体积减去剩余的液体体积就是注入囊袋2的液体4体积V。同样道理，仍然有一小部分液体4会滞留在管子3内，会产生一定的精度误差，此时可以尽量减小管子3的直径，或者根据管子3的直径及长度，计算出滞留在管子3内液体体积，以此来修正注入囊袋2内的液体4体积V，其它结构及有益效果均与实施例二一致，此处不再赘述。
作为本发明所述利用囊袋测量钻孔直径的装置实施例四，如图5所示，与实施例三不同之处在于在地面挖有一液体池，液体池形成容腔6，所述容腔6用于存储液体和计量注入囊袋2内的液体4体积V，其作用和实施例三中的容器作用完全一致。为了使液体池成为可计量的容腔，可在液体池侧壁或中央竖向设置一刻度尺以表示液面高度与液体体积的对应关系，通过液面处刻度尺的读数直接计量液体体积。
作为本发明所述利用囊袋测量钻孔直径的装置实施例五，如图6所示，与实施例一不同之处在于所述装置还包括一杆件7，所述囊袋2的两端固定在一杆件7上，一同置入钻孔1内，囊袋2两端的距离为L1，此时囊袋2充满液体4后的长度与囊袋2本身的长度L没有直接关系，而是约等于囊袋2两端的距离L1，此时所述囊袋2内的液体4体积V与囊袋2两端的距离L1和钻孔1直径D的几何关系为：
当待测量钻孔的长度较大，或者囊袋过长时，采用本实施例中所述的测量装置和方法将更加可靠。
在上述各实施例中，为了更精准地判断注入液体是否将囊袋充满并使囊袋侧壁贴紧钻孔孔壁，还可增设一个压力计，测量注入液体时液体的压力值及其变化来判断，压力计可设置在管子上、或注液泵的出液口处等等。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种利用囊袋测量钻孔直径的方法，其特征在于，
(1)把长度为L、横截面周长不小于钻孔预计横截面周长的囊袋送至钻孔内的待测量处；
(2)通过管子向所述囊袋内注入液体，直至充满，使囊袋侧壁贴紧钻孔孔壁；
(3)计量注入囊袋的液体体积V；
(4)根据囊袋内的液体体积V与囊袋长度L和钻孔直径D的几何关系，计算钻孔直径D。
2.如权利要求1所述利用囊袋测量钻孔直径的方法，其特征在于，所述囊袋内的液体体积V与囊袋长度L和钻孔直径D的几何关系为：
3.如权利要求1所述利用囊袋测量钻孔直径的方法，其特征在于，在向囊袋注入液体的通道上设有流量计，通过流量计计量注入囊袋内的液体体积V。
4.如权利要求1所述利用囊袋测量钻孔直径的方法，其特征在于，从一可计量的容腔内将液体注入囊袋，通过该容腔内液体的减少量计算注入囊袋内的液体体积V。
5.如权利要求1至4任一项所述利用囊袋测量钻孔直径的方法，其特征在于，当计算得到的钻孔横截面周长大于或等于囊袋的横截面周长时，则需要检查囊袋是否漏液，然后重新测量；若囊袋并未漏液，则更换更大横截面周长的囊袋重新测量。
6.一种利用囊袋测量钻孔直径的装置，其特征在于，包括横截面周长不小于钻孔预计横截面周长的囊袋和管子，所述管子用于向所述囊袋内注入液体并充满囊袋使囊袋侧壁贴紧钻孔孔壁，根据注入囊袋的液体体积V与囊袋的长度L和钻孔直径D的几何关系，计算钻孔直径D。
7.如权利要求6所述利用囊袋测量钻孔直径的装置，其特征在于，所述装置还包括流量计，所述流量计用于计量注入囊袋的液体体积V。
8.如权利要求6所述利用囊袋测量钻孔直径的装置，其特征在于，所述装置还包括可计量的容腔，所述容腔用于容纳待注入囊袋的液体并计量注入囊袋的液体体积V。
9.如权利要求6至8任一项所述利用囊袋测量钻孔直径的装置，其特征在于，所述囊袋内的液体体积V与囊袋长度L和钻孔直径D的几何关系为：
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