CN104994330B - 用于观察回填土内部结构的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于观察回填土内部结构的装置，该装置的高清传感器可以实时在线观察钻孔内部土体的结构形态进行抓拍；标尺可以判别钻孔内部土体中裂隙、孔洞、冰晶、冰层厚度等的尺寸大小；伸缩杆的伸长或缩短可以观测钻孔内部不同部位土体的结构形态；USB信号传输线将抓拍的土体结构图像实时传输到电脑或手持记录器中；孔壁喷洗清洁头可以对钻孔内壁的污损部位进行清洗，以便更加清晰地观察土体内部结构。本发明能实时观测土体钻孔内部不同部位的结构形态大小并进行照相留影，且具有自动清洗污损孔壁的功能，特别对于识别寒区回填土内部的结构形态直观可靠，解决了以往无法直接了解填土内部结构变化特征的难题。

Description

用于观察回填土内部结构的装置

技术领域

本发明涉及一种用于观察回填土内部结构的装置，特别涉及一种具有自动清洁孔壁功能的用于观察冻土区工程回填土内部结构的成像装置。

背景技术

土建工程在施工过程中，基础周围均要形成大量的回填土。回填土作为人工填土中的一种，是经过扰动的土，在地质时间尺度内已经固结完全的原状结构被彻底打乱，因此在回埋后具有不均匀性、高孔隙率、结构疏散、高压缩性、湿陷性及低强度等特性。一般情况下，回填土物质厚薄不均匀、软硬不同、填土方式随意，有着明显的不均匀性。短时间堆积的填土，一般处于欠固结状态，结构松散，孔隙比大，强度较低，在自重和水的作用下会产生自行的压密，在地面荷载的作用下会产生较大的压缩变形，具有较高的压缩性。由于填土的密实度、结构性差，在受水浸湿后往往会产生一定的失陷性，容易引起基础的不均匀沉降。研究还发现，回填土的完全固结时间大概在8～30年。特别是在建设完成后的初期阶段，为回填土的剧烈变化阶段，其固结过程、内部结构变化过程、水热过程等均处于不断变化之中。特别在寒区，温度变化引起的冻融循环作用对回填土内部的结构形态和土体特性具有影响，容易在基础周围形成不均衡应力，对基础稳定性产生不良影响。

为了阐明回填土的变化过程，必须通过钻探取芯、直接观察钻孔内壁等方式对回填土的内部结构变化进行研究。但是，在钻孔开凿过程中，由于钻具对钻孔内壁的研磨，不可避免地造成钻孔内壁的污损，从而导致无法辨别土体内部的结构特征。特别在冻土区，由于钻孔开凿过程中冻土的融化，钻孔内壁污损更为严重，对土体内部结构进行辨识更为困难。

虽然目前市面上各种钻孔成像仪很多（如CXK6矿用本安型钻孔成像仪、智能钻孔电视成像仪JL-IDOI、BHC-TV型数字式全景钻孔摄像系统等），但这些设备均是针对矿山开采、地层岩性和岩体结构构造测量而研发的，很难适用于厚度较薄的回填土内部结构的观察与测量；而最主要的是，目前现有钻孔成像仪均不能适用于寒区冻土回填内部结构的成像，主要是因为现有钻孔成像仪均不具备对受污损钻孔内壁的清洗功能，且价格高昂、受不便于携带等客观条件限制。

因此，研发一种自洁式用于观察冻土回填土内部结构的成像装置，对于认识冻土区工程基础回填土内部结构变化过程、阐明回填土土体特性的演变机理，为预防冻土区工程基础地质灾害的发生、提高工程基础的稳定性具有重要意义。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的在于提供一种用于观察回填土内部结构的装置，用于解决因钻孔内部污损而无法对回填土内部结构进行辨识的难题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种用于观察回填土内部结构的装置，是由高清摄像头、标尺、标尺固定支架、伸缩的延长杆、USB线、孔壁喷洗清洁头、输水软管和加压储水箱组成。标尺固定支架将标尺固定于伸缩延长杆上，高清摄像头固定在标尺固定支架上，与标尺相对，伸缩延长杆为中空分节型伸缩杆，USB信号传输线的一端插入便携式电脑的USB端口中，另一端穿过中空的伸缩杆中连接高清摄像头，输水软管一端连接加压储水箱，另一端连接固定在标尺固定支架上的孔壁喷洗清洁头。

上述高清摄像头的成像分辨率最低为30万像素。

上述标尺的最小刻度为1mm，且其刻度面为磨砂面。

上述伸缩杆为中空分节型自由伸缩杆，具有自由伸缩并卡紧功能。

本发明的优点和产生的有益效果：

1、本发明用于冻土区回填土钻孔的成像装置，高清摄像头拍摄的成像清晰，通过USB信号传输线传输给便携式电脑，为回填土内部的结构形态和土体特性提供图像，标尺对土体内部的裂隙、孔洞、冰层结构等进行判别，标定摄像的尺寸，标尺固定支架上置有孔壁喷洗清洁头，对钻孔壁具有喷洗清洁功能，彻底解决了因钻孔内壁污损而无法对土体内部结构进行辨识的难题。

2、本发明结构简单，现场操作便捷，造价低，经济实用，为进一步全面认识寒区回填土内部结构变化过程起到推动作用。

附图说明

图1为本发明示意图。

图2为图1在青藏高原用于青藏直流联网工程塔基回填土钻孔内部土体结构成像实际效果。

具体实施方式

本装置采用高清摄像头1的成像分辨率最低为30万像素。且具有自动对焦功能和照明功能，标尺2的最小刻度为1mm，且其刻度面为磨砂面。具有较低的反光性能。

下面结合附图对本发明再作进一步说明：

如图1所示，一种用于观察回填土内部结构的装置，是由高清摄像头1、标尺2、标尺固定支架3、伸缩的延长杆4、USB信号传输线5、孔壁喷洗清洁头6、输水软管7和加压储水箱8组成。标尺固定支架3将标尺2固定于伸缩延长杆4上，高清摄像头1固定在标尺固定支架3上，与标尺2相对，伸缩延长杆4为中空分节型自由伸缩杆，各节具有卡紧功能，其材质为不锈钢、或为木材、或为塑料。USB信号传输线5的一端插入便携式电脑的USB端口中，另一端穿过中空的伸缩杆中连接高清摄像头1，输水软管7一端连接加压储水箱8，另一端连接固定在标尺固定支架3上的孔壁喷洗清洁头6。

实施过程中，利用本发明对冻土区回填土钻孔进行成像时，首先将USB信号传输线5的插头插入便携式电脑接口给高清摄像头1供电，打开相应成像软件驱动高清摄像头1；然后缓慢拉开伸缩延长杆4将高清摄像头1伸入钻孔内部，至需要的深度时将伸缩延长杆4卡紧，将高清摄像头1缓慢靠近孔壁内部土体结构进行观察并摄影，通过高清摄像头1前段的标尺刻度对土体内部的裂隙、孔洞、冰层结构等进行判别；如果钻孔内壁因被泥浆污损严重而导致土体结构辨识困难，根据观测部位孔壁的污损程度，实时启动对孔壁进行清洁。并开启装置附带的喷洗清洁头6对孔壁进行清洗，将泥浆冲洗干净后，再对所观测部位进行成像；当高清摄像头1深入到钻孔内部一定深度后，如果光线较弱而影响成像，可以开启高清摄像头1的照明功能对光线进行补偿，以便获得较好的成像效果。

在使用该装置对钻孔进行成像过程中，特别在低温条件下，为避免气温过低而造成加压储水箱8内的水结冰，导致喷洗清洁工作无法完成，可将少许防冻液添加于水箱中。

图2为该装置在青藏高原用于青藏直流联网工程塔基回填土钻孔内部土体结构成像实际效果。由此可以看出，该装置用于寒区回填土钻孔内部土体结构的辨识，成像清晰、直观，操作便捷，解决了因孔壁污损而无法对土体结构进行有效辨识的难题。

Claims (4)

1.一种用于观察回填土内部结构的装置，是由高清摄像头（1）、标尺（2）、标尺固定支架（3）、伸缩的延长杆（4）、USB信号传输线（5）、孔壁喷洗清洁头（6）、输水软管（7）和加压储水箱（8）组成，其特征是标尺固定支架（3）将标尺（2）固定于伸缩延长杆（4）上，高清摄像头（1）固定在标尺固定支架（3）上，与标尺（2）相对，伸缩延长杆（4）为中空分节型伸缩杆，USB信号传输线（5）的一端插入便携式电脑的USB端口中，另一端穿过中空的伸缩杆中连接高清摄像头（1），输水软管（7）一端连接加压储水箱（8），另一端连接固定在标尺固定支架（3）上的孔壁喷洗清洁头（6）。

2.根据权利要求1所述的一种用于观察回填土内部结构的装置，其特征在于所述高清摄像头（1）的成像分辨率最低为30万像素。

3.根据权利要求1所述的一种用于观察回填土内部结构的装置，其特征在于所述标尺（2）的最小刻度为1mm，且其刻度面为磨砂面。

4.根据权利要求1所述的一种用于观察回填土内部结构的装置，其特征在于所述伸缩延长杆（4）为中空分节型自由伸缩杆，各节具有卡紧功能。