CN108643853B - 一种钻孔探测加载设备夹持驱动装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻孔探测加载设备夹持驱动装置及其使用方法，该装置包括：推进杆系统，包括首尾连接的多个杆体构成的推进杆，杆体的外表面竖直地开设有多个开口槽，开口槽内部卡放有管道；推进支撑系统，包括底座、万向球铰、推进液压缸和推进杆替换连接室；孔口支撑防护装置，设置在推进杆替换连接室的上方，且用于对钻孔的孔口处的杆体进行夹持支撑；压管系统，设置在孔口支撑防护装置的下方，且用于将管道压入到开口槽中。本发明结构紧凑、操作安全，推进杆的替换、连接效率快速高效且方法简单可靠，操作过程直观可控制。

Description

一种钻孔探测加载设备夹持驱动装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及适用于钻孔原岩加载测试技术领域，尤其涉及一种钻孔探测加载设备夹持驱动装置及其使用方法。

背景技术

岩土、水利水电及矿山工程现场中通常需要对岩体进行钻孔取芯，然后通过钻孔电视、原位测试装置等设备对地质结构、围岩的变形破坏、地应力大小等岩体的物理力学参数进行分析。而在对地质勘查或岩体物理力学参数进行原位测试过程中往往需要借助推进杆将所需仪器设备推入到钻孔的不同深度中，因此，钻孔探测推进杆的连接、驱动以及在探测过程中的支撑、维持稳固等问题的研究具有一定的工程实际意义。

目前推进杆的连接主要是相邻两推进杆首尾通过螺纹紧固在一起，并且连接探测头的电源线和油管裸露在外，探测过程中不断地与钻孔岩壁摩擦接触，致使电源线外壁受损，存在安全隐患；同时在整个测试过程中推进杆依然保留人为的手持推动，在对围岩加载过程中也是由人来维持推进杆的稳定；但工程中钻孔往往需要钻取几十米深，在探测过程中要不断地连接新的推进杆，以满足探测深度，这使得手持推进杆很费力，并且在对围岩进行加压过程中，需要加载装置保持稳定，一旦装置发生微小的晃动，都将导致测试的荷载、位移等参数不准确，无法用来对岩体工程的支护设计、变形验算、稳定性要求等进行精确的设计和评价。

针对上述问题，如何改进现有的推进杆装置，使其既能够保护电源线和油管不受损伤，又能够在推进过程中消除人为手持的影响；同时又要保证试验装置的平衡稳定性和安全性以及探测试验的结果准确性，满足现阶段钻孔原位测试研究的需要，成为亟待解决的关键问题。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的技术问题，本发明提供一种能够保护电源线和油管不受损伤，又能够在推进过程中消除人为手持的影响且还能保证所测参数的真实性和准确性的钻孔探测加载设备夹持驱动装置。

本发明同时提供钻孔探测加载设备夹持驱动装置的使用方法。

为了解决上述问题，本发明采取的技术方案是：

一种钻孔探测加载设备夹持驱动装置，其特征在于，它包括推进杆系统、推进支撑系统、孔口支撑防护装置和压管系统四大部分，其中：

(1)所述的推进杆系统，包括首尾连接的多个杆体构成的推进杆和锁紧机构；

在杆体的外表面竖直地开设有多个开口槽，油管管道可压入开口槽内部；

在杆体内的中空内腔中穿设有双头单针导线，双头单针导线是在导线两端分别连接有第一导电插针和第二导电插针；

在杆体的顶部连接有单孔连线插座，单孔连线插座的内部设有由导电环构成的导电插孔，第一导电插针经线圈与导电环相连接；单孔连线插座的外侧壁上对称地分布有两个孔槽，每个所述孔槽内安装有弹簧卡扣，所述弹簧卡扣的尾部经弹簧与所述孔槽相连接，所述弹簧卡扣的头部为球面，所述单针连线插头的开口端头上对应地设有四个孔槽开口，所述弹簧卡扣与所述孔槽开口相配合，便于单孔连线插座与单针连线插头的连接和脱离；

在杆体的底部连接有单针连线插头，第二导电插针自内向外穿设在单针连线插头上，且第二导电插针还与导电插孔相配合；单针连线插头的内壁沿孔槽开口向内设有对称分布的垂直滑轨，垂直滑轨的主要作用是为了防止单孔连线插座与单针连线插头在连接和脱离过程中发生转动，同时与外部的驱动动力源连接时起到定位作用，方便单孔连线插座外侧壁上的卡扣在单针连线插头的内壁滑动；垂直滑轨分为连接滑轨和脱离滑轨，且连接滑轨和脱离滑轨之间通过一斜滑轨相连，三条滑轨形成U型回路，滑轨的最小内径略大于弹簧卡扣的最大外径；斜滑轨与脱离滑轨连接处设有滑轨卡槽，滑轨卡槽用于单孔连线插座与单针连线插头连接后稳住弹簧卡扣，使整个装置在推进和测量过程中不发生转动，有利于稳定性和精确性；

所述的锁紧机构，用于锁紧相邻两个杆体上的单孔连线插座和单针连线插头；具体结构是：在单孔连线插座的外表面设有环形锁紧凹槽，在单针连线插头的下端部设有与环形锁紧凹槽相锲合的锁紧套环；

(2)所述的推进支撑系统，包括底座、万向球铰、推进液压缸和推进杆替换连接室，推进液压缸经万向球铰转动连接在底座上，推进杆替换连接室与推进液压缸相连接；其中：

所述推进液压缸的活塞柱上设有推进端头，推进端头的内部设有中空的内凸柱，内凸柱的内部安装有导电圈，内凸柱的外侧壁上设有柱状凸起，导电圈与孔口杆体上的单针连线插头中的第二导电插针相配合，柱状凸起与孔口端杆体上单针连线插头中的垂直滑轨相配合；

所述推进杆替换连接室是在推进杆系统的外表面套设有与推进液压缸相连接的圆柱筒体，圆柱筒体的下部侧壁上设有一开口，管道穿设在开口中；圆柱筒体的内壁上还对称地设有多组夹具用于夹持推进杆系统，夹具的夹臂外侧尖端设有可对接的半圆卡槽，半圆卡槽用于夹持管道，半圆卡槽的开口大小可调；

(3)所述的孔口支撑防护装置，设置在推进杆替换连接室的上方，用于对钻孔孔口处的杆体进行夹持支撑；

(4)所述的压管系统，设置在孔口支撑防护装置的下方，用于将管道压入到杆体的开口槽中。

进一步：

为了更好的控制万向球绞的转动方向，在底座上设有锁紧万向球铰的固定阀，在万向球铰上还设有角度尺；

为了使推进杆在推进过程中不发生转动或晃动，在推进端头套设有活塞锁紧环，活塞锁紧环用于锁紧孔口杆体上单针连线插头和推进端头。

本发明孔口支撑防护装置优选结构是：包括固定在孔口位置处的固定架、分级卡盘和分级滑轨和内径调节机构；

所述的固定架为圆形套环，圆形套环的内部中间位置处设有隔板；在隔板的上下两侧对称地安装有分级卡盘，分级卡盘的中心位置处还设有旋转限位环，推进杆系统穿设在旋转限位环中；在分级卡盘的直径线上对称地设置有分级滑轨，分级滑轨上设有分级卡柱，分级卡柱包括第一级卡柱、第二级卡柱和第三级卡柱，所述第一级卡柱嵌套在第二级卡柱内，第二级卡柱嵌套在第三极卡柱内，第一级至第三级卡柱均可沿相对应的分级滑轨滑动；

所述的内径调节机构包括调节限位槽和调节螺钉，调节限位槽设置在相邻两个分级卡柱之间，调节螺钉设置在调节限位槽中，用于调整旋转限位环的内径大小。

上述分级卡盘、旋转限位环和分级卡柱中均设有油路通道，且所述分级卡盘上还设有进油口和出油口，所述进油口和出油口与所述油路通道相连通。

本发明压管系统的优选结构是：包括固定杆、金属套、两个滑轮和弹簧压片；

所述的固定杆，固定在上述孔口支撑防护装置的下方；

所述的金属套，分别经水平位移调节机构和竖直位移调节机构与上述固定杆相连接，通过两个调节机构分别调节金属套水平左右移动和竖直上下移动；金属套上对称地开设有两个开口滑槽，开口滑槽倾斜向外延伸；

所述的两个滑轮，一一对应地安装在开口滑槽中与开口滑槽滑动连接，且滑轮与杆体的开口槽相对应，两个滑轮之间还通过传递杆相连接；

所述的弹簧压片，设置在每个滑轮的两侧轴部，弹簧压片用于受力后驱动所述滑轮沿所述开口滑槽滑动。

本发明水平位移调节机构优选结构是：包括竖向调节滑块、斜杆和伸缩柱，在压管系统的固定杆上设有竖向滑槽，斜杆的一端经竖向调节滑块与竖向滑槽滑动连接，其另一端与伸缩柱的中部相铰接，伸缩柱的两端分别与固定杆和压管系统的金属套相连接。

本发明竖直位移调节机构包括滑动轴承，水平位移调节机构的伸缩柱一端经滑动轴承与固定杆的竖向滑槽滑动连接。

为了对竖向调节滑块进行锁紧和解锁，在竖向调节滑块上还设有一解锁压板。

所述滑轮的轮缘处中间突出，其两侧边向内凹陷，有利于把油管压进推进杆外侧壁的开口槽中，防止偏差。

本发明还提供一种钻孔探测加载设备夹持驱动装置的使用方法，其包括以下步骤：

第一步、固定推进支撑系统，并使推进液压缸伸出端的推进端头对准围岩钻孔；具体包括：

将推进支撑系统的底座通过螺栓固定在地面，调节万向球铰上的角度尺，使推进液压缸伸出端的推进端头对准围岩钻孔，然后将固定阀关闭，保证所述推进支撑系统稳定不动；最后，将推进杆替换连接室安装在推进液压缸活塞柱上；

第二步：固定孔口支撑防护装置和压管系统；具体包括：

将所述孔口支撑防护装置的液压分级卡盘固定在固定架的隔板上下两端，并用螺栓锚固，同时，将压管系统固定在固定架的下方，接着，将组装完毕后的孔口支撑防护装置安装在推进支撑系统底座的升降支架上，并通过升降支架将其传送到围岩钻孔口处，使其固定在钻孔口的外壁处；

第三步：在推进杆替换连接室安装推进杆、加载系统与钻孔电视；具体包括：

将第一根推进杆的一端与加载系统和钻孔电视相连接；然后，将组装好的第一根推进杆通过替换连接室的侧壁开口安装在推进端头上，旋转活塞锁紧环进行锁紧；

第四步：安装管道；具体包括：

将管道通过推进杆替换连接室侧壁的开口处深入与加载系统的压力室相连，调整夹具尖端两侧对接的半圆卡槽大小，使管道可以在其中自由拉动；

第五步：将加载系统与钻孔电视完全穿过孔口支撑防护装置进入钻孔中；具体包括：

打开推进液压缸，设置油压加载速率，使推进液压缸的活塞缓慢推出，同时，将推进杆及与其连接的系统推升靠近钻孔口，在推进杆端头的钻孔处的钻孔电视和加载系统完全通过孔口支撑防护装置进入钻孔口后，停止推进；

第六步：在推进过程中，通过压管系统将管道压入推进杆的开口槽内；具体包括：

打开钻孔电视的视频采集单元，通过摄像头开始记录钻孔内围岩的特征，调整压管系统的伸缩柱，使滑轮在弹簧压片作用下将管道压入到开口槽内，当推进杆的尾部锁紧套环靠近滑轮时，停止推进；

第七步：安装增加的推进杆；具体包括：

第7.1步：打开分级卡盘的锁紧开关，控制上下两个分级卡盘的分级卡柱收缩，将推进杆夹紧，使其保持稳定；

第7.2步：旋转推进液压缸的活塞锁紧环，并打开推进液压缸的回油装置控制器，使推进端头缓慢下移，并与推进杆分离，当液压推进缸下移到初始位置后，关闭回油控制阀门；

第7.3步：再次安装推进杆，并打开推进液压缸的进油阀门，使推进杆缓慢上升，当第二根推进杆的单孔连线插座插入到第一根推进杆尾部的单针连线插头上后，推进液压缸停止抬升，转动第二根推进杆，使其与第一根推进杆尾部锁紧套环锲合并形成锁紧状态，最后，控制打开分级卡盘的分级卡柱，使推进杆在推进液压缸的提升下，逐渐进入钻孔深处；

第八步：到达所需测量的钻孔围岩处，进行加载和录像；具体包括：

重复操作直到加载装置和钻孔电视到达所需测量的钻孔围岩处，控制两个分级卡盘的分级卡柱收缩，将推进杆夹紧，开始对围岩加载并录像。

第九步：测试完成后对装置进行拆解回收。具体包括：

第9.1步：对同一钻孔不同深度围岩测试完成后，打开推进液压缸的回油阀门，打开分级卡盘的分级卡柱，使整体装置缓慢回落，并逐节拆卸推进杆，直至最后一节拆卸完毕，并将管道归整回收；

第9.2步：通过升降支架将孔口支撑防护装置降落至地面，并进行拆解；

第9.3步：打开推进支撑系统万向球铰上的固定阀，将推进液压缸调回至初始位置，同时，将底座拆卸放置至外部的储备箱中。

本发明的有益效果在于：

1、本发明不仅可以借助推进杆将所需仪器设备推入到工程岩体钻孔的不同深度中，还能够实现推进杆的替换、连接以及驱动，同时又能保证试验装置的平衡稳定性。

2、本发明在现有技术以及装置的基础上，通过推进驱动装置、孔口支撑防护装置以及推进杆等多重协调作用，推进杆的驱动以及整个试验装置在对岩体物理力学参数进行原位测试过程中消除了人为因素的影响，解决了手持装置发生晃动导致测试的荷载、位移等参数不准确，而无法用来对岩体工程的支护设计、变形验算、稳定性要求等进行精确的设计和评价的难题，保证了试验装置的安全性以及探测试验结果的真实性和准确性。

3、利用本发明的万向球铰、固定阀和角度尺可调节液压缸的转动方向，进而可控制推进杆的推进方向，满足工程现场不同钻孔角度的原位测试需求。同时，通过本发明推进杆、夹具、弹簧压紧轮可将进油管和出油管分别镶嵌在推进杆外侧壁的竖直开口槽内，既能够控制油管在推进过程中不发生偏离，又能保护油管不会与钻孔岩壁发生摩擦导致损坏，消除了安全隐患，为钻孔原位测试提供了安全保障。因此通过本发明的推进驱动装置可满足现阶段钻孔原位测试研究的需要。

总之，本发明的装置结构紧凑、操作安全，推进杆的替换、连接效率快速高效且方法简单可靠，操作过程直观可控制。并且，通过推进支撑系统、孔口支撑防护装置和压管系统对推进杆进行驱动、支撑和管道压入保护、其稳定性高，在保护电源线和油管等管道不受损伤的前提下，满足不同钻孔深度的探测加载的需要，而且，还能够在推进过程中消除人为手持的影响，保证了所测参数的真实性和准确性，在工程岩体力学参数钻孔原位测试研究方面具有广泛的实用性和工程应用前景。

附图说明

下面根据附图和具体实施例对本发明技术方案做进一步的描述

图1为本发明中的钻孔探测加载设备夹持驱动装置的结构示意图；

图2中，图2a和图2b分别为本发明推进杆替换连接室的主视图和俯视图；

图3为本发明推进杆的结构示意图；

图4为本发明单孔连线插座的俯视示意图；

图5为本发明单针连线插头的俯视示意图；

图6为本发明推进杆杆体的结构示意图；

图7为本发明推进端头的结构示意图；

图8为本发明孔口支撑防护装置的结构示意图；

图9为本发明孔口支撑防护装置的俯视图；

图10为本发明压管系统的结构示意图；

图11为本发明中的钻孔探测加载设备夹持驱动装置的使用方法的流程图。

图中：

1-推进杆系统，11-杆体，111-开口槽，112-中空内腔，12-管道，13-双头单针导线，131-导线，132-第一导电插针，133-第二导电插针，134-绝缘胶环，14-单孔连线插座，141-导电环，142-导电插孔，143-孔槽，144-弹簧卡扣，145-弹簧，146-绝缘胶柱，15-单针连线插头，16-锁紧机构，161-锁紧套环，162-锁紧凹槽，17-垂直滑轨，171-连接滑轨，172-斜滑轨，173-滑轨卡槽，174-脱离滑轨，18-线圈。

2-推进支撑系统，21-底座，22-万向球绞，23-推进液压缸，2-推进支撑系统，21-底座，22-万向球绞，23-推进液压缸，231-推进端头，232-内凸柱，233-导电圈，234-柱状凸起，24-推进杆替换连接室，241-圆柱筒体，242-圆柱筒体开口，243-夹具，244-半圆卡槽，25-固定阀，26-活塞锁紧环。

3-孔口支撑防护装置，31-固定架，32-隔板，33-分级卡盘，34-旋转限位环，35-分级滑轨，36-分级卡柱，361-第一级卡柱，362-第二级卡柱，363-第三级卡柱，37-调节限位槽，38-调节螺钉，39-进油口，40-出油口。

4-压管系统，41-固定杆，411-竖向滑槽，42-金属套，43-水平位移调节机构，431-调节滑块，432-斜杆，433-伸缩柱，434-解锁压板，44-竖向调节滑块，44-垂直位移调节机构，441-滑动轴承，45-开口滑槽，46-滑轮，47-传递杆，48-弹簧压片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述。

如图1-10所示，本发明的钻孔探测加载设备夹持驱动装置，其包括：

推进杆系统1，包括首尾连接的多个杆体11构成的推进杆，杆体11的外表面竖直地开设有多个开口槽111，油管管道12可压入开口槽111内部；

推进支撑系统2，包括底座21、万向球铰22、推进液压缸23和推进杆替换连接室24，底座21固定在地面上，推进液压缸23的底部经万向球铰22与底座21转动连接，推进杆替换连接室24与推进液压缸23相连接；

孔口支撑防护装置3，设置在推进杆替换连接室24的上方，且用于对钻孔的孔口处的杆体11进行夹持支撑；

压管系统4，设置在孔口支撑防护装置3的下方，且用于将管道12压入到开口槽111中。

本发明的装置结构紧凑、操作安全，推进杆的替换、连接效率快速高效且方法简单可靠，操作过程直观可控制。并且，通过推进支撑系统2、孔口支撑防护装置3和压管系统4对推进杆进行驱动、支撑和管道压入保护，其稳定性高，在保护电源线和油管等管道不受损伤的前提下，满足不同钻孔深度的探测加载的需要，而且，还能够在推进过程中消除人为手持的影响，保证了所测参数的真实性和准确性，在工程岩体力学参数钻孔原位测试研究方面具有广泛的实用性和工程应用前景。

具体地，推进杆系统1还包括：

双头单针导线13，杆体11的内部设有中空内腔112，双头单针导线13穿设在中空内腔112中，双头单针导线13包括导线131、第一导电插针132和第二导电插针133，第一导电插针132和第二导电插针133经导线131相连接；

单孔连线插座14，连接在杆体11的顶部，单孔连线插座14的内部设有一导电环141构成的导电插孔142，第一导电插针132经线圈18与导电环141相连接；

单针连线插头15；连接在杆体11的底部，第二导电插针133自内向外穿设在单针连线插头15上，且第二导电插针133还与导电插孔142相配合；

锁紧机构16，用于锁紧相邻两个杆体11上的单孔连线插座14和单针连线插头15。

本发明通过将进油管和出油管等管道12分别卡设在杆体11外侧壁的开口槽111内，其既能够控制管道12在推进过程中不发生偏离，又能保护管道12不会与钻孔岩壁发生摩擦导致损坏，消除了安全隐患。而通过单针连线插头15、双头单针导线13、单孔连线插座14分别与推进杆的杆体11相连接，组成一个整体，且双头单针导线13位于杆体11的中空内腔112中，单孔连线插座14可与其他的杆体11的单针连线插头15相连接，使相邻两个杆体11的第一导电插针132、第二导电插针133和导电插孔142形成电流通路，其既实现了整个装置的电流传输，又能防止漏电；为钻孔原位测试提供了安全保障。

具体地，锁紧机构16包括锁紧套环161和环形锁紧凹槽162，锁紧套环161设置在单针连线插头15的下端部，环形锁紧凹槽162设置在单孔连线插座14的外表面，锁紧套环161与环形锁紧凹槽162相锲合。本发明中，通过转动下一根杆体，使下一根杆体的环形锁紧凹槽162与当前杆体的锁紧套环161锲合，从而形成锁紧状态。

为了方便单孔连线插座14和单针连线插头15的连接定位，单孔连线插座14的外侧壁上对称地分布有两个孔槽143，每个孔槽143内安装有弹簧卡扣144，弹簧卡扣144的尾部经弹簧145与孔槽143相连接，通过弹簧145的压缩可使弹簧卡扣144进行伸缩；弹簧卡扣144的头部为球面，减小滑动过程中阻力，单针连线插头15的开口端头上对应地设有四个孔槽开口，弹簧卡扣144与所述孔槽开口相配合，便于单孔连线插座14与单针连线插头15的连接和脱离；

单针连线插头15的内壁沿孔槽开口向内设有对称分布的垂直滑轨17，垂直滑轨17的主要作用是为了防止单孔连线插座14与单针连线插头15在连接和脱离过程中发生转动，同时与外部的驱动动力源(推进液压缸)连接时起到定位作用，方便单孔连线插座14外侧壁上的弹簧卡扣144在单针连线插头15的内壁滑动。而垂直滑轨17的最小内径略大于弹簧卡扣144的最大外径，这样可以避免与弹簧卡扣144的干涉。垂直滑轨17分为连接滑轨171和脱离滑轨174，连接滑轨171的长度略短于脱离滑轨174，两条滑轨相平行，且连接滑轨171和脱离滑轨174之间通过一斜滑轨172相连，三条滑轨形成U型回路，斜滑轨172与脱离滑轨174连接处设有滑轨卡槽173，滑轨卡槽173用于单孔连线插座14与单针连线插头15连接后稳住弹簧卡扣144，使整个装置在推进和测量过程中不发生转动，有利于稳定性和精确性；

为了提高绝缘性和安全性，第二导电插针133的外表面安装绝缘胶环134，导电环141的外表面安装绝缘胶柱146。

参阅图7所示，推进液压缸23的活塞柱上设有推进端头231，推进端头231的内部设有中空的内凸柱232，内凸柱232的内部安装有导电圈233，内凸柱232的外侧壁上设有柱状凸起234，导电圈233与最末端的杆体11上单针连线插头15中的第二导电插针133相配合，形成电流通路，柱状凸起234与最末端的杆体11上单针连线插头15中的垂直滑轨17相配合，形成锁紧状态，从而保证推进杆在推进过程中不发生转动及晃动。

具体地，推进支撑系统2还包括固定阀25和活塞锁紧环26，固定阀25安装在底座21上，且用于锁紧万向球铰22，其中，万向球铰22上还设有角度尺；活塞锁紧环26用于锁紧最末端的杆体11上的单针连线插头15和推进端头231。本发明通过调节角度尺角度来控制球铰22转动方向，并用固定阀25锁紧限位。

参阅图2所示，推进杆替换连接室24包括内部中空的圆柱筒体241、圆柱筒体241套设在推进杆系统1的外表面，且与推进液压缸23相连接，圆柱筒体241的下部侧壁上设有一开口242，方便推进杆进行替换以及管道12的通过，开口242中穿设有管道12，以及圆柱筒体241的内壁上还对称地设有多组夹具243，本实施例中，夹具243分布在圆柱筒体241内壁的顶部、中部和底部，夹具243用于夹持推进杆系统1。

在夹具243的夹臂外侧尖端还设有可对接的半圆卡槽244，半圆卡槽244用于夹持管道12，从而保证管道12在推进过程中不发生偏离，且半圆卡槽244的开口大小可调，这样能适用于不同直径和型号的管道12。

参阅图7-8所示，孔口支撑防护装置3包括：

固定架31，固定在钻孔的孔口位置处，固定架31为中空的圆形套环，圆形套环的内部中间位置处设有隔板32；

分级卡盘33，对称地安装在隔板32的上下两侧，且分级卡盘33的中心位置处还设有旋转限位环34，推进杆系统1穿设在旋转限位环34中；

分级滑轨35，对称地设置在分级卡盘33的直径线上，分级滑轨35上设有分级卡柱36，分级卡柱36与分级滑轨35滑动连接。

本发明中，通过分级卡柱36沿分级滑轨35滑动，实现对推进杆系统1的夹持或松脱，从而在更换推进杆时能保持系统的结构稳定性和安全性。

为了能实现多级夹持，扩大本发明的适用范围，分级卡柱36包括第一级卡柱361、第二级卡柱362和第三级卡柱363，第一级卡柱361嵌套在第二级卡柱362内，第二级卡柱362嵌套在第三极卡柱363内，第一级至第三级卡柱(361-363)均可沿相对应的分级滑轨35滑动。通过调整每一级卡柱滑动位置可夹持不同直径、不同形状的推进杆。

孔口支撑防护装置3还包括内径调节机构，内径调节机构包括调节限位槽37和调节螺钉38，调节限位槽37设置在相邻两个分级卡柱36之间，调节螺钉38设置在调节限位槽37中，且用于调整旋转限位环34的内径大小。从而方便推进杆系统1中不同尺寸的零部件通过。

本发明中，为了方便控制，分级卡盘33、旋转限位环34和分级卡柱36中均设有油路通道，且分级卡盘33上还设有进油口39和出油口40，进油口39和出油口40与油路通道相连通。

参阅图9所示，压管系统4包括：

固定杆41，固定在孔口支撑防护装置3的下方；

金属套42，分别经水平位移调节机构43和竖直位移调节机构44与固定杆41相连接，金属套42上对称地开设有两个开口滑槽45，开口滑槽45倾斜向外延伸，其中，水平位移调节机构43和竖直位移调节机构44分别用于调节金属套42水平左右移动和竖直上下移动；

两个滑轮46，一一对应地安装在开口滑槽45中，滑轮46与开口滑槽45滑动连接，且滑轮46与杆体11的开口槽111相对应，以及两个滑轮46之间还通过传递杆47相连接；本发明的滑轮46设计成中间突出，两边凹陷形状，方便推进过程中把管道12压进开口槽111内，同时防止偏差；

弹簧压片48，设置在每个滑轮46的两侧轴部，弹簧压片48用于受力后驱动滑轮46沿开口滑槽45滑动。

本发明中，当滑轮46受力后，可沿开口滑槽45移动，带动传递杆47，传递杆47另一侧的滑轮46会向相反方向移动，两个滑轮46协调移动，同时，弹簧压片48在滑轮46受力后，可通过自身变形调整滑轮46压缩量，使得管道12能够完全压进开口槽111内。

本发明中，水平位移调节机构43包括竖向调节滑块431、斜杆432和伸缩柱433，固定杆41上设有竖向滑槽411，斜杆432的一端经竖向调节滑块431与竖向滑槽411滑动连接，其另一端与伸缩柱433的中部相铰接，伸缩柱433的两端分别与固定杆41和金属套42相连接。通过驱动竖向调节滑块431沿着竖向滑槽411进行滑动，带动斜杆432拉伸或压缩伸缩柱433，改变金属套42的水平位置，从而调整滑轮46的水平位置，使其适用于不同型号和位置的管道]2压入。

为了方便控制，并且保证结构的稳定性，竖向调节滑块431上还设有一解锁压板434，解锁压板434用于对竖向调节滑块431进行锁紧和解锁，从而控制滑块431的滑移。

实施例中，竖直位移调节机构44包括滑动轴承441，伸缩柱433的一端经滑动轴承441与竖向滑槽411滑动连接。通过驱动滑动轴承441沿竖向滑槽411滑动，即可调整滑轮46的竖向位置，使其适用于不同型号和位置的管道12压入。

参阅图10所示，钻孔探测加载设备夹持驱动装置的使用方法，其包括以下步骤：

第一步、固定推进支撑系统2，并使推进液压缸23伸出端的推进端头对准围岩钻孔；将推进支撑系统2的底座21通过螺栓固定在地面，调节万向球铰22上的角度尺，使推进液压缸23伸出端的推进端头对准围岩钻孔，然后将固定阀25关闭，保证推进支撑系统稳定不动；最后，将推进杆替换连接室24安装在推进液压缸活塞柱上。

第二步、固定孔口支撑防护装置3和压管系统4；将孔口支撑防护装置3的液压分级卡盘33固定在固定架的隔板32上下两端，并用螺栓锚固，同时，将压管系统4固定在固定架31的下方，接着，将组装完毕后的孔口支撑防护装置3安装在推进支撑系统底座21的升降支架上，并通过升降支架将其传送到围岩钻孔口处，使其固定在钻孔口的外壁处；

第三步、在推进杆替换连接室24安装推进杆、加载系统与钻孔电视；具体包括：将第一根推进杆的一端与加载系统和钻孔电视相连接；然后，将组装好的第一根推进杆通过替换连接室24的侧壁开口安装在推进端头上，旋转活塞锁紧环26进行锁紧。

第四步、安装管道12；具体包括：将管道12通过推进杆替换连接室24侧壁的开口处深入与加载系统的压力室相连，调整夹具尖端两侧对接的半圆卡槽244大小，使管道12可以在其中自由拉动。

第五步、将加载系统与钻孔电视完全穿过孔口支撑防护装置3进入钻孔中；具体包括：打开推进液压缸23，设置油压加载速率，使推进液压缸23的活塞缓慢推出，同时，将推进杆及与其连接的加载系统与钻孔电视推升靠近钻孔口，在推进杆端头的钻孔处的加载系统与钻孔电视完全通过孔口支撑防护装置2进入钻孔口后，停止推进。

第六步、在推进过程中，通过压管系统4将管道12压入推进杆的开口槽111内；打开钻孔电视的视频采集单元，通过摄像头开始记录钻孔内围岩的特征，调整压管系统的伸缩柱433，使滑轮46在弹簧压片作用下将管道12压入到开口槽111内，当推进杆的尾部锁紧套环161靠近滑轮时，停止推进。

第七步、安装增加的推进杆；打开分级卡盘33的锁紧开关，控制上下两个分级卡盘的分级卡柱36收缩，将推进杆夹紧，使其保持稳定；旋转推进液压缸的活塞锁紧环26，并打开推进液压缸23的回油装置控制器，使推进端头缓慢下移，并与推进杆分离，当推进液压缸23下移到初始位置后，关闭回油控制阀门；再次安装推进杆，并打开推进液压缸23的进油阀门，使推进杆缓慢上升，当第二根推进杆的单孔连线插座14插入到第一根推进杆尾部的单针连线插头15上后，推进液压缸23停止抬升，转动第二根推进杆，使其与第一根推进杆尾部锁紧套环161锲合并形成锁紧状态，最后，控制打开分级卡盘的分级卡柱36，使推进杆在推进液压缸23的提升下，逐渐进入钻孔深处。

第八步、达到所需测量的钻孔围岩处，进行加载测量；重复操作直到加载系统达到所需测量的钻孔围岩处，控制两个分级卡盘的分级卡柱36收缩，将推进杆夹紧，对围岩进行加载并录像。

第九步、测试完成后对装置进行拆解回收。具体包括：对同一钻孔不同深度围岩测试完成后，打开推进液压缸23的回油阀门，打开分级卡盘的分级卡柱36，使整体装置缓慢回落，并逐节拆卸推进杆，直至最后一节拆卸完毕，并将管道归整回收；通过升降支架将孔口支撑防护装置3降落至地面，并进行拆解；最后，打开推进支撑系统2万向球铰22上的固定阀，将推进液压缸23调回至初始位置，同时，将底座21拆卸放置至外部的储备箱中。

Claims (8)

1.一种钻孔探测加载设备夹持驱动装置，其特征在于，它包括推进杆系统、推进支撑系统、孔口支撑防护装置和压管系统四大部分，其中：

(1)所述的推进杆系统，包括首尾连接的多个杆体构成的推进杆和锁紧机构；

在杆体的外表面竖直地开设有多个开口槽，油管管道可压入开口槽内部；

在杆体内的中空内腔中穿设有双头单针导线，双头单针导线是在导线两端分别连接有第一导电插针和第二导电插针；

在杆体的顶部连接有单孔连线插座，单孔连线插座的内部设有由导电环构成的导电插孔，第一导电插针经线圈与导电环相连接；单孔连线插座的外侧壁上对称地分布有两个孔槽，每个所述孔槽内安装有弹簧卡扣，所述弹簧卡扣的尾部经弹簧与所述孔槽相连接，所述弹簧卡扣的头部为球面，单针连线插头的开口端头上对应地设有四个孔槽开口，所述弹簧卡扣与所述孔槽开口相配合，便于单孔连线插座与单针连线插头的连接和脱离；

在杆体的底部连接有单针连线插头，第二导电插针自内向外穿设在单针连线插头上,且第二导电插针还与导电插孔相配合；单针连线插头的内壁沿孔槽开口向内设有对称分布的垂直滑轨，垂直滑轨的主要作用是为了防止单孔连线插座与单针连线插头在连接和脱离过程中发生转动，同时与外部的驱动动力源连接时起到定位作用，方便单孔连线插座外侧壁上的卡扣在单针连线插头的内壁滑动；垂直滑轨分为连接滑轨和脱离滑轨，且连接滑轨和脱离滑轨之间通过一斜滑轨相连，三条滑轨形成U型回路，滑轨的最小内径略大于弹簧卡扣的最大外径；斜滑轨与脱离滑轨连接处设有滑轨卡槽，滑轨卡槽用于单孔连线插座与单针连线插头连接后稳住弹簧卡扣，使整个装置在推进和测量过程中不发生转动，有利于稳定性和精确性；

所述的锁紧机构，用于锁紧相邻两个杆体上的单孔连线插座和单针连线插头；具体结构是：在单孔连线插座的外表面设有环形锁紧凹槽，在单针连线插头的下端部设有与环形锁紧凹槽相锲合的锁紧套环；

(2)所述的推进支撑系统，包括底座、万向球铰、推进液压缸和推进杆替换连接室，推进液压缸经万向球铰转动连接在底座上，推进杆替换连接室与推进液压缸相连接；其中：

所述推进液压缸的活塞柱上设有推进端头，推进端头的内部设有中空的内凸柱，内凸柱的内部安装有导电圈，内凸柱的外侧壁上设有柱状凸起，导电圈与孔口杆体上的单针连线插头中的第二导电插针相配合，柱状凸起与孔口端杆体上单针连线插头中的垂直滑轨相配合；

所述推进杆替换连接室是在推进杆系统的外表面套设有与推进液压缸相连接的圆柱筒体，圆柱筒体的下部侧壁上设有一开口，管道穿设在开口中；圆柱筒体的内壁上还对称地设有多组夹具用于夹持推进杆系统，夹具的夹臂外侧尖端设有可对接的半圆卡槽，半圆卡槽用于夹持管道，半圆卡槽的开口大小可调；

(3)所述的孔口支撑防护装置，设置在推进杆替换连接室的上方，用于对钻孔孔口处的杆体进行夹持支撑；孔口支撑防护装置包括固定在孔口位置处的固定架、分级卡盘和分级滑轨和内径调节机构；其中：

所述的固定架为圆形套环，圆形套环的内部中间位置处设有隔板；在隔板的上下两侧对称地安装有分级卡盘，分级卡盘的中心位置处还设有旋转限位环，推进杆系统穿设在旋转限位环中；在分级卡盘的直径线上对称地设置有分级滑轨，分级滑轨上设有分级卡柱，分级卡柱包括第一级卡柱、第二级卡柱和第三级卡柱，所述第一级卡柱嵌套在第二级卡柱内，第二级卡柱嵌套在第三极卡柱内，第一级至第三级卡柱均可沿相对应的分级滑轨滑动；

所述的内径调节机构包括调节限位槽和调节螺钉，调节限位槽设置在相邻两个分级卡柱之间，调节螺钉设置在调节限位槽中，用于调整旋转限位环的内径大小；

上述分级卡盘、旋转限位环和分级卡柱中均设有油路通道，且所述分级卡盘上还设有进油口和出油口，所述进油口和出油口与所述油路通道相连通；

(4)所述的压管系统，设置在孔口支撑防护装置的下方，用于将管道压入到杆体的开口槽中；所述的压管系统包括固定杆、金属套、两个滑轮和弹簧压片；

所述的固定杆，固定在上述孔口支撑防护装置的下方；

所述的金属套，分别经水平位移调节机构和竖直位移调节机构与上述固定杆相连接，通过两个调节机构分别调节金属套水平左右移动和竖直上下移动；金属套上对称地开设有两个开口滑槽，开口滑槽倾斜向外延伸；

所述的两个滑轮，一一对应地安装在开口滑槽中与开口滑槽滑动连接，且滑轮与杆体的开口槽相对应，两个滑轮之间还通过传递杆相连接；

所述的弹簧压片，设置在每个滑轮的两侧轴部，弹簧压片用于受力后驱动所述滑轮沿所述开口滑槽滑动。

2.如权利要求1所述的钻孔探测加载设备夹持驱动装置，其特征在于，在推进支撑系统底座上设有锁紧万向球铰的固定阀，在万向球铰上还设有角度尺。

3.如权利要求1所述的钻孔探测加载设备夹持驱动装置，其特征在于，在推进端头套设有活塞锁紧环，活塞锁紧环用于锁紧孔口杆体上单针连线插头和推进端头。

4.如权利要求3所述的钻孔探测加载设备夹持驱动装置，其特征在于，所述的水平位移调节机构结构是：包括竖向调节滑块、斜杆和伸缩柱，在压管系统的固定杆上设有竖向滑槽，斜杆的一端经竖向调节滑块与竖向滑槽滑动连接，其另一端与伸缩柱的中部相铰接，伸缩柱的两端分别与固定杆和压管系统的金属套相连接。

5.如权利要求3所述的钻孔探测加载设备夹持驱动装置，其特征在于，所述的竖直位移调节机构包括滑动轴承，水平位移调节机构的伸缩柱一端经滑动轴承与固定杆的竖向滑槽滑动连接。

6.如权利要求4所述的钻孔探测加载设备夹持驱动装置，其特征在于，在竖向调节滑块上还设有一解锁压板。

7.如权利要求3所述的钻孔探测加载设备夹持驱动装置，其特征在于，所述滑轮的轮缘处中间突出，其两侧边向内凹陷。

8.一种如权利要求1-7任一所述的钻孔探测加载设备夹持驱动装置的使用方法，其包括以下步骤：

第一步、固定推进支撑系统，并使推进液压缸伸出端的推进端头对准围岩钻孔；具体包括：

将推进支撑系统的底座通过螺栓固定在地面，调节万向球铰上的角度尺，使推进液压缸伸出端的推进端头对准围岩钻孔，然后将固定阀关闭，保证所述推进支撑系统稳定不动；最后，将推进杆替换连接室安装在推进液压缸活塞柱上；

第二步：固定孔口支撑防护装置和压管系统；具体包括：

将所述孔口支撑防护装置的液压分级卡盘固定在固定架的隔板上下两端，并用螺栓锚固，同时，将压管系统固定在固定架的下方，接着，将组装完毕后的孔口支撑防护装置安装在推进支撑系统底座的升降支架上，并通过升降支架将其传送到围岩钻孔口处，使其固定在钻孔口的外壁处；

第三步：在推进杆替换连接室安装推进杆、加载系统与钻孔电视；具体包括：

将第一根推进杆的一端与加载系统和钻孔电视相连接；然后，将组装好的第一根推进杆通过替换连接室的侧壁开口安装在推进端头上，旋转活塞锁紧环进行锁紧；

第四步：安装管道；具体包括：

将管道通过推进杆替换连接室侧壁的开口处深入与加载系统的压力室相连，调整夹具尖端两侧对接的半圆卡槽大小，使管道可以在其中自由拉动；

第五步：将加载系统与钻孔电视完全穿过孔口支撑防护装置进入钻孔中；具体包括：

打开推进液压缸，设置油压加载速率，使推进液压缸的活塞缓慢推出，同时，将推进杆及与其连接的加载系统与钻孔电视推升靠近钻孔口，在推进杆端头的钻孔处的钻孔电视和加载系统完全通过孔口支撑防护装置进入钻孔口后，停止推进；

第六步：在推进过程中，通过压管系统将管道压入推进杆的开口槽内；具体包括：

打开钻孔电视的视频采集单元，通过摄像头开始记录钻孔内围岩的特征，调整压管系统的伸缩柱，使滑轮在弹簧压片作用下将管道压入到开口槽内，当推进杆的尾部锁紧套环靠近滑轮时，停止推进；

第七步：安装增加的推进杆；具体包括：

第7.1步：打开分级卡盘的锁紧开关，控制上下两个分级卡盘的分级卡柱收缩，将推进杆夹紧，使其保持稳定；

第7.2步：旋转推进液压缸的活塞锁紧环，并打开推进液压缸的回油装置控制器，使推进端头缓慢下移，并与推进杆分离，当液压推进缸下移到初始位置后，关闭回油控制阀门；

第7.3步：再次安装推进杆，并打开推进液压缸的进油阀门，使推进杆缓慢上升，当第二根推进杆的单孔连线插座插入到第一根推进杆尾部的单针连线插头上后，推进液压缸停止抬升，转动第二根推进杆，使其与第一根推进杆尾部锁紧套环锲合并形成锁紧状态，最后，控制打开分级卡盘的分级卡柱，使推进杆在推进液压缸的提升下，逐渐进入钻孔深处；

第八步：到达所需测量的钻孔围岩处，进行加载和录像；具体包括：

重复操作直到加载装置和钻孔电视到达所需测量的钻孔围岩处，控制两个分级卡盘的分级卡柱收缩，将推进杆夹紧，开始对围岩加载并录像；

第九步：测试完成后对装置进行拆解回收；具体包括：

第9.1步：对同一钻孔不同深度围岩测试完成后，打开推进液压缸的回油阀门，打开分级卡盘的分级卡柱，使整体装置缓慢回落，并逐节拆卸推进杆，直至最后一节拆卸完毕，并将管道归整回收；

第9.2步：通过升降支架将孔口支撑防护装置降落至地面，并进行拆解；

第9.3步：打开推进支撑系统万向球铰上的固定阀，将推进液压缸调回至初始位置，同时，将底座拆卸放置至外部的储备箱中。

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