CN109141509A - 远程实时监测公路隧道动态及围岩状态稳定性的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于围岩状态监测系统领域，具体涉及一种远程实时监测公路隧道动态及围岩状态稳定性的系统。本发明采用传动板与开设在隧道洞顶的监测孔进行传动连接，当监测孔因围岩状态及压力变化时，围岩对传动板进行挤压，传动板围成的结构发生变化，从而导致监测绳长度变化，带动牵引绳伸缩，收线盘随之转动，从而使得旋转角度传感器的感应端随之转动，最终获得围岩变化状态的直观参数。本发明相比传动的监测方式，仅通过一个监测孔就能完成围岩状态的变化参数，特别适用于破碎岩层的压力变化监测，监测灵敏，对隧道的安全运行具有重要的意义。
Description
技术领域
本发明属于围岩状态监测系统领域，具体涉及一种远程实时监测公路隧道动态及围岩状态稳定性的系统。
背景技术
公路隧道的开挖过程中，经常会遇到软弱、松散、膨胀或者断层破碎带等不良的围岩条件，在隧道围岩位移监测中，监测断面洞顶的位移最为重要，传统的监测方式是在监测断面洞顶设置吊环，吊环上悬挂标尺，同时在洞内不动位置设置标尺，用水准仪从两标尺上读数，比较前后两次读数的差值，从而计算两次测量间发生的位移，每次测量对每个测量点都需要进行上述工作，不仅获取测量数据不易，且测量的累计误差也很大。
另外就是采用激光定位的方式，需要在隧道围岩中寻找固定不动的位置安装激光发射装置，通过激光发射装置对悬挂在待测点的标尺进行照射，通过光斑在标尺上位置的变化得出监测数据，此种方式通过在标尺上设置一组光敏传感器，可实现数据的远程监测，监测效率可实现实时监测，但是寻找固定不动的位置较为困难，导致该系统的装设过程较为困难。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种远程实时监测公路隧道动态及围岩状态稳定性的系统，能够有效解决监测装置安装不方便的问题，提高监测的准确性。
本发明采用的具体技术方案是：
远程实时监测公路隧道动态及围岩状态稳定性的系统，包括监测装置及监测终端，所述的监测装置与监测终端通信连接，所述的监测装置包括固定部、传动部及监测部，所述的固定部包括锚固栓，所述的锚固栓呈杆状结构，所述的锚固栓的杆身上设置有倒刺，所述的传动部包括旋转螺杆、升降螺套及传动板，所述的升降螺套与旋转螺杆形成螺纹升降配合，所述的旋转螺杆上端与锚固栓的尾端铰接连接，所述的升降螺套与传动板借助弹簧臂连接，所述的弹簧臂包括与升降螺套铰接的托举臂及与传动板铰接的浮动臂，托举臂与浮动臂铰接连接，所述的浮动臂的末端伸出在托举臂与浮动臂的铰接点之外，所述的浮动臂的末端与托举臂之间设置有弹簧，所述的监测部包括设置在传动板背面的穿线环及监测绳，所述的监测绳穿插在穿线环内呈环状围绕在升降螺套外侧，所述的监测绳还连接有牵引绳，所述的牵引绳缠绕在收线盘上，所述的收线盘连接有旋转角度传感器，所述的旋转角度传感器与监测终端通信连接。
所述的锚固栓上设置有防砸盘，所述的防砸盘与锚固栓螺纹固定。
所述的传动板围绕升降螺套设置有多组，所述的传动板包括主板及副板，所述的主板与升降螺套连接，所述的副板在主板的左右两侧对称设置，所述的副板与主板之间设置有扭簧，所述的副板借助扭簧具有背离所述的升降螺套方向的运动趋势。
所述的旋转螺杆末端设置有密封盘，所述的密封盘设置在传动板的下侧。
本发明的有益效果是：
本发明采用传动板与开设在隧道洞顶的监测孔进行传动连接，当监测孔因围岩状态及压力变化时，围岩对传动板进行挤压，传动板围成的结构发生变化，从而导致监测绳长度变化，带动牵引绳伸缩，收线盘随之转动，从而使得旋转角度传感器的感应端随之转动，最终获得围岩变化状态的直观参数。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明俯视方向的示意图；
图3为图1中A-A截面的结构示意图；
附图中，1、锚固栓，2、倒刺，3、旋转螺杆，4、升降螺套，5、托举臂，6、浮动臂，7、穿线环，8、监测绳，9、牵引绳，10、收线盘，11、防砸盘，12、主板，13、副板，14、密封盘，101、接触面，102、固定面，103、气囊，104、支撑杆。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明：
具体实施例如图1到图3所示，本发明为一种远程实时监测公路隧道动态及围岩状态稳定性的系统，包括监测装置及监测终端，所述的监测装置与监测终端通信连接，所述的监测装置包括固定部、传动部及监测部，所述的固定部包括锚固栓1，锚固栓1钉入监测孔用于将整体设备固定到监测孔中，所述的锚固栓1呈杆状结构，所述的锚固栓1的杆身上设置有倒刺2，所述的传动部包括旋转螺杆3、升降螺套4及传动板，所述的升降螺套4与旋转螺杆3形成螺纹升降配合，所述的旋转螺杆3上端与锚固栓1的尾端铰接连接，所述的升降螺套4与传动板借助弹簧臂连接，所述的弹簧臂包括与升降螺套4铰接的托举臂5及与传动板铰接的浮动臂6，托举臂5与浮动臂6铰接连接，所述的浮动臂6的末端伸出在托举臂5与浮动臂6的铰接点之外，所述的浮动臂6的末端与托举臂5之间设置有弹簧，所述的监测部包括设置在传动板背面的穿线环7及监测绳8，所述的监测绳8穿插在穿线环7内呈环状围绕在升降螺套4外侧，所述的监测绳8还连接有牵引绳9，所述的牵引绳9缠绕在收线盘10上，所述的收线盘10连接有旋转角度传感器，所述的旋转角度传感器与监测终端通信连接。
所述的旋转螺杆3上设置有旋转螺母，操作人员可借助旋转螺母方便的进行旋转螺杆3的调节。
本发明采用传动板与开设在隧道洞顶的监测孔进行传动连接，当监测孔因围岩状态及压力变化时，围岩对传动板进行挤压，传动板围成的结构发生变化，从而导致监测绳8长度变化，带动牵引绳9伸缩，收线盘10随之转动，从而使得旋转角度传感器的感应端随之转动，最终获得围岩变化状态的直观参数。本发明相比传动的监测方式，仅通过一个监测孔就能完成围岩状态的变化参数，特别适用于破碎岩层的压力变化监测，监测灵敏，对隧道的安全运行具有重要的意义。
本发明借助弹簧臂实现传动板的位姿调整，本发明安装时，首先开设位于隧道顶部的监测孔，将锚固栓1钉到监测孔内，将旋转螺杆3与锚固栓1铰接，调节旋转螺杆3使得升降螺套4发生升降，旋转螺杆3因与锚固栓1的铰接而避免了转动传递到锚固栓1上，保证了锚固栓1上倒刺2的连接稳定性，避免整体设备从监测孔中掉出，调节升降螺套4如图1所示，借助多组弹簧臂的设置，使得传动板与监测孔的侧壁，即围岩，紧密接触，当围岩发生位移变化时，传动板能够及时感应，传动板的位置变化将对弹簧臂进行挤压，弹簧臂的托举臂5与浮动臂6所成角度发生变化，从而保证传动板较好的传动效果，一旦传动板发生位移，监测绳8所组成的绳圈的松紧度就发生变化，从而使得设置了复位卷簧的收线盘10发生正向或反向旋转，保证了旋转角度传感器能感应到来自传动板的位置变化，传感器将信号通过有线或者无线的方式与监测终端通信，监测终端为设置在隧道内部的工控机或监测器，并借助网络连接将监测终端的数据实时外传，实现远程监测的技术效果，实现后台人员可实时监测隧道的动态及围岩状态的稳定性参数。
进一步的，为了保证传动板与围岩的严格接触，一方面借助旋转螺杆3与升降螺套4的配合，使得传动板与升降螺杆4构成四连杆运动副，其中弹簧臂既起到组成四连杆的作用，又起到吸收传动板变形的作用，另一方面，所述的传动板还包括分体的接触面101与固定面102，两面之间设置有气囊103，所述的气囊103的两侧分别设置有带有防退刺的支撑杆104，支撑杆104穿过固定面102设置，当安装到位后调节升降螺套4使得传动板与围岩上的监测孔贴紧后，如果传动板仍旧与孔壁有缝隙，则借助气囊103充气，使得支撑杆104逐渐从固定面102中拔出，设置的防退刺避免了反向的回退，使得接触面能够进一步的贴合孔壁，并且由于气囊103的顶推，使得两侧的支撑杆104可不同程度伸缩，保证了接触面可偏斜，并与孔壁的最大程度贴合，使得主板12与副板13采用上述的分体结构，最大程度提高监测灵敏性。
进一步的，所述的锚固栓1上设置有防砸盘11，所述的防砸盘11与锚固栓1螺纹固定。借助防砸盘11罩扣在传动板的上方，避免了落石导致的传动板卡死，提高准确性。
进一步的，所述的传动板围绕升降螺套4设置有多组，所述的传动板包括主板12及副板13，所述的主板12与升降螺套4连接，所述的副板13在主板12的左右两侧对称设置，所述的副板13与主板12之间设置有扭簧，所述的副板13借助扭簧具有背离所述的升降螺套4方向的运动趋势。设置的主板12及副板1背后均设置了穿线环7，便于监测绳8穿过，主板12借助弹簧臂与围岩接触，而副板13借助扭簧也与围岩接触，当围岩无位移时，主副板均不动，一旦围岩状态变化，主板12和副板13随之发生位移变化，从而保证了较好的传感灵敏度。
进一步的，所述的旋转螺杆3末端设置有密封盘14，所述的密封盘14设置在传动板的下侧。设置的密封盘14将监测孔封闭，避免外物入侵导致的传动板卡死，提高设备的运行稳定性。
Claims (4)
1.远程实时监测公路隧道动态及围岩状态稳定性的系统，包括监测装置及监测终端，所述的监测装置与监测终端通信连接，其特征在于：所述的监测装置包括固定部、传动部及监测部，所述的固定部包括锚固栓(1)，所述的锚固栓(1)呈杆状结构，所述的锚固栓(1)的杆身上设置有倒刺(2)，所述的传动部包括旋转螺杆(3)、升降螺套(4)及传动板，所述的升降螺套(4)与旋转螺杆(3)形成螺纹升降配合，所述的旋转螺杆(3)上端与锚固栓(1)的尾端铰接连接，所述的升降螺套(4)与传动板借助弹簧臂连接，所述的弹簧臂包括与升降螺套(4)铰接的托举臂(5)及与传动板铰接的浮动臂(6)，托举臂(5)与浮动臂(6)铰接连接，所述的浮动臂(6)的末端伸出在托举臂(5)与浮动臂(6)的铰接点之外，所述的浮动臂(6)的末端与托举臂(5)之间设置有弹簧，所述的监测部包括设置在传动板背面的穿线环(7)及监测绳(8)，所述的监测绳(8)穿插在穿线环(7)内呈环状围绕在升降螺套(4)外侧，所述的监测绳(8)还连接有牵引绳(9)，所述的牵引绳(9)缠绕在收线盘(10)上，所述的收线盘(10)连接有旋转角度传感器，所述的旋转角度传感器与监测终端通信连接。
2.根据权利要求1所述的远程实时监测公路隧道动态及围岩状态稳定性的系统，其特征在于：所述的锚固栓(1)上设置有防砸盘(11)，所述的防砸盘(11)与锚固栓(1)螺纹固定。
3.根据权利要求1所述的远程实时监测公路隧道动态及围岩状态稳定性的系统，其特征在于：所述的传动板围绕升降螺套(4)设置有多组，所述的传动板包括主板(12)及副板(13)，所述的主板(12)与升降螺套(4)连接，所述的副板(13)在主板(12)的左右两侧对称设置，所述的副板(13)与主板(12)之间设置有扭簧，所述的副板(13)借助扭簧具有背离所述的升降螺套(4)方向的运动趋势。
4.根据权利要求1所述的远程实时监测公路隧道动态及围岩状态稳定性的系统，其特征在于：所述的旋转螺杆(3)末端设置有密封盘(14)，所述的密封盘(14)设置在传动板的下侧。
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