CN109443603B - 一种自行式地应力测试用空芯包体安装装置 - Google Patents

一种自行式地应力测试用空芯包体安装装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种自行式地应力测试用空芯包体安装装置，其中安装装置采用两段式钢筒结构，每段钢筒设置限位器用于分别固定每段钢筒，同时每段钢筒内设轴向向推进器，控制器控制轴向推进器与限位器彼此配合将空芯包体送入小孔实现安装过程，同时使用者通过显示器观察方位角度，并控制调位器调节空芯包体方位以对准小孔，能轻松调整空芯包体相对小孔的位置。应用本发明的安装装置在地应力测试时对测孔的深度几乎无限制，安装过程自动化程度高，一次成功率高，操作简便。

Description

一种自行式地应力测试用空芯包体安装装置
技术领域
本发明涉及岩体地应力测试技术领域，更具体地，涉及一种自行式地应力测试用空芯包体安装装置。
背景技术
地应力测试是工程岩体稳定性分析及工程设计的重要参数。目前，地应力测试使用较广的方法是套孔应力解除法。而采用套孔应力解除法需要钻很深的套孔，其深度一般要超过隧道最大跨度的2倍。因此对于隧道，其跨度一般都有5—6m，则套孔的深度至少要超过10m；对于更大跨度的隧道或硐室，套孔的深度则更大。对于这种很深的套孔，在其底部小孔内安装空芯包体比较困难。其主要原因有：①套孔较深，安装长杆长，导致包体安装时推送安装长杆需要很大的力量，增大安装难度；②套孔所在岩层并非均匀一致，导致套孔孔壁并非都是均匀光滑，中间肯定存在凹陷之处，这对包体安装时推送安装长杆有很大的阻力；③由于套孔过深，则很难通过安装杆来改变包体于小孔的相对位置，导致包体入孔困难。实际测试中由于这些原因导致空芯包体安装常常不能一次到位，使得安装过程反复，测试成本增加，测试难度大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术不足和缺陷，提供一种自行式地应力测试用空芯包体安装装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种自行式地应力测试用空芯包体安装装置，包括第一钢筒、第二钢筒、后端控制器；其中第一钢筒内设小套筒、调位器、第一轴向推进器，所述小套筒前端设有限位卡口用于固定空芯包体的定位销，所述调位器固定于第一钢筒头部用于调节空芯包体导向杆方位，所述第一轴向推进器固定于第一钢筒尾部且第一轴向推进器包括第一活塞杆，所述第一活塞杆顶端与小套筒后端连接用于推动小套筒向第一钢筒头部方向移动使得与小套筒前端固定的空芯包体进入小孔；第二钢筒位于第一钢筒后方，内设第二轴向推进器，所述第二轴向推进器包括第二活塞杆，所述第二活塞杆顶端与第一轴向推进器后端连接用于推动第一钢筒往孔内移动使得与小套筒固定的空芯包体进入大孔；第一钢筒侧表面设置第一限位器、第二钢筒侧表面设置第二限位器；所述后端控制器通过通讯电缆分别连接并控制调位器、第一轴向推进器以及第二轴向推进器移动，后端控制器通过通讯电缆分别连接并控制第一限位器、第二限位器固定于孔壁上。
进一步地，第一轴向推进器与第二轴向推进器为液压缸，包括油缸、油泵、缸筒、活塞杆，活塞杆设于缸筒内腔，油泵通过三位四通电磁阀连接至输油管路，后端控制器通过通讯电缆控制油泵开关、三位四通电磁阀通电以控制液压油流向与流量。
更进一步地，活塞杆部分设置位移传感器，当位移传感器检测活塞杆移动至最大位移位置，反馈报警信号。
进一步地，调位器包括与钢筒内壁连接的两支伸缩杆，其中一支伸缩杆径向水平设置，一支伸缩杆径向竖直设置，后端控制器控制伸缩杆收缩或者弹出，用于微调空芯包体导向头方位以对准小孔轴心。
进一步地，第一限位器与第二限位器均包括环绕钢筒的三支伸缩杆组成，每支伸缩杆之间间隔120°，后端控制器通过通讯电缆分别连接第一限位器、第二限位器，用于控制第一限位器、第二限位器的伸缩杆弹出卡住孔壁以实现固定一钢筒或者第二钢筒。
更进一步地，每支所述的伸缩杆伸出极限位置高于滚轮外表面10mm，缩回极限位置低于滚轮外表面5 mm。
更进一步地，每支所述的伸缩杆顶部设置位移传感器，当伸缩杆位移超出最大值时发出报警信号。
进一步地，第一钢筒侧表面与第二钢筒侧表面分别设置多对滚轮。
进一步地，所述后端控制器的面板包括多个按键用于指令第一钢筒、第二钢筒、第一限位器、第二限位器、调位器执行动作。
进一步地，还包括后端显示单元，第一钢筒前端设置摄像头、中部设置电子罗盘，摄像头、电子罗盘分别通过通讯电缆连接至后端显示单元。
本发明的有益效果：
一、安装装置采用两段式钢筒结构，每段钢筒设置限位器用于分别固定每段钢筒，同时每段钢筒内设轴向向推进器，控制器控制轴向推进器与限位器彼此配合将空芯包体送入小孔实现安装过程，在地应力测试时对测孔的深度几乎无限制，安装过程自动化程度高；二、设置调位器、电子罗盘、摄像头，使用者通过显示器观察方位角度，并控制调位器调节空芯包体方位以对准小孔，能轻松调整空芯包体相对小孔的位置，方便实现空芯包体的安装，一次成功率高，操作简便。
附图说明
图1为空芯包体安装装置的结构示意图。
图2为空芯包体安装示意图。
图3为安装装置沿图1中A-A剖视图。
图4为安装装置沿图1中B-B剖视图。
图5为安装装置沿图1中C-C剖视图。
图6为安装装置沿图1中D-D剖视图。
图7为安装装置沿图1中E-E剖视图。
图8为安装装置沿图1中F-F剖视图。
图9为安装装置中控制器操作面板平面图。
图10为安装装置中推进器结构示意图。
图11为安装装置中推进器的电磁控制阀三种状态。
图中：1、5-钢筒，2、2′、2〞-滚轮，3、3′-限位器，4、6-轴向推进器，7-空芯包体后端小套筒连接螺栓，8-空芯包体后端小套筒，9-空芯包体后端小套筒限位卡口，10-调位器，11、15、22、30、36-导线，12-摄像头，13-电子罗盘，14-控制器，16-显示器，17-定向销，18-空芯包体，19-大孔，20-导向杆，21-小孔，23-油缸，24-无杆腔，25-推进器活塞杆，26-有杆腔，27-连接板，28、29、33、34-油管，32、三位四通阀，35-油泵。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
一种自行式地应力测试用空芯包体安装装置，如图1所示，包括钢筒1、钢筒5、控制器14、显示器16。钢筒1位于钢筒5后方，钢筒1内设轴向推进器4，钢筒1侧表面设有滚轮2以及限位器3。钢筒5前端安装摄像头12、调位器10，中间位置装有电子罗盘13、小套筒8，后端安装轴向推进器6，钢筒5侧表面设有多对滚轮2′与2〞以及限位器3′。控制器14通过线路连接调位器10、轴向推进器4、轴向推进器6、限位器3、限位器3′，显示器16通过线路连接摄像头12、电子罗盘13。
其中钢筒5内的调位器如图7所示包括两支伸缩杆，其中一支伸缩杆径向水平设置，一支伸缩杆径向竖直设置，控制器14可以控制伸缩杆收缩或者伸长，用于固定并微调空芯包体导向杆方位以对准小孔轴心。当需要调整空芯包体导向杆方位时，使用者可以通过显示设备观察安装装置内部电子罗盘所反馈的当前方位，通过控制器控制调位器的伸缩杆动作微调导向杆角度实现对准功能。本实施例中调位器中伸缩杆能够伸长的极限位置距中点5cm。
钢筒5内的小套筒8前端设有有限位卡口用于固定空芯包体的定位销，轴向推进器6的活塞杆顶端通过连接板与小套筒8后端固定。当需要将空芯包体送入小孔时，控制器控制轴向推进器6工作，活塞杆移动可以推动小套筒移动，即可以使得与小套筒连接的空芯包体移动。钢筒1内设的轴向推进器4的活塞杆顶端通过连接板与钢筒5的后端固定。当需要将空芯包体在大孔内移动时，控制器控制轴向推进器4工作，活塞杆移动可以钢筒5移动，即可以使得钢筒5内的空芯包体移动。本实施例中轴向推进器4、6为液压缸结构，如图10所示，包括油缸23、油泵35、缸筒、活塞杆25，活塞杆设于缸筒内腔，将缸筒分为有杆腔26、无杆腔14，油泵35通过三位四通电磁阀32连接至输油管路28、29，控制器14通过通讯电缆控制油泵36开关、三位四通电磁阀32通电情况以控制液压油流向如图11所示，以及流量。活塞杆25部分设置位移传感器，当位移传感器检测活塞杆25移动至最大位移位置即伸长极限为40cm，反馈报警信号。
钢筒1、5侧表面设有的限位器限位器3、3′均包括三支伸缩杆，环绕钢筒的三支伸缩杆组成，每支伸缩杆之间间隔120°。当需要固定钢筒1或者5时，控制器14控制钢筒上的限位器伸缩杆弹出，并卡在孔壁上即可。本实施例中限位器上的伸缩杆伸出极限位置高于滚轮外表面10mm，缩回极限位置低于滚轮外表面5 mm。
应用上述的一种自行式地应力测试用空芯包体安装装置的安装方法，具体过程如下：
S1空芯包体推进大孔：将装有胶体并配有导向杆的空芯包体18放入钢筒5并用小套筒8上的限位卡口9卡住定位销17，调位器10将空芯包体18中部固定，通过电子罗盘13在显示器16查看空芯包体18摆放角度，控制器控制调位器调节空芯包体18方位；将整个安装装置推入大孔孔内；
控制器14控制限位器3将钢筒1固定在大孔孔壁上，控制轴向推进器4的活塞杆移动至一定长度后，控制限位器3′将钢筒5固定在大孔孔壁上同时控制限位器3不再固定，推动钢筒1向前移动使得轴向推进器4的活塞杆恢复至原始位置；控制器14重新控制限位器3、轴向推进器4、限位器3′重复上述工作状态，使得安装装置各部分循环移动直至从显示器16看到摄像头12反馈导向杆靠近小孔入口处，停止。
S2空芯包体推进小孔：在显示器上观察空芯包体18导向杆20与小孔的相对位置情况，在本实施例中可能存在如下相对位置情况：偏左、偏右、居中、偏上、偏下，假如导向杆20与小孔21轴心偏离，控制器14控制调位器10调节导向杆对准小孔正心，控制器控制轴向推进器6的活塞杆移动，从而推动空芯包体移动：首先空芯包体导向杆20慢慢进入小孔21、随后空芯包体18被推进小孔21，直至空芯包体18中的胶被挤出、以及导向杆20和空芯包体18被推至小孔21孔底。
S3安装装置回撤：等待被挤出的胶体完全固化后，使用者拉紧导线并随安装装置的回撤往外拉线，直至安装装置撤出。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自行式地应力测试用空芯包体安装装置，其特征在于，包括第一钢筒、第二钢筒、后端控制器；第一钢筒内设小套筒、调位器、第一轴向推进器，所述小套筒前端设有限位卡口用于固定空芯包体的定位销，所述调位器固定于第一钢筒头部用于调节空芯包体导向杆方位，调位器包括与钢筒内壁连接的两支伸缩杆，其中一支伸缩杆径向水平设置，一支伸缩杆径向竖直设置，后端控制器控制伸缩杆收缩或者伸出，用于微调空芯包体导向头方位以对准小孔轴心，每支所述的伸缩杆顶部设置位移传感器，当伸缩杆位移超出最大值时发出报警信号；所述第一轴向推进器固定于第一钢筒尾部且第一轴向推进器包括第一活塞杆，所述第一活塞杆顶端与小套筒后端连接用于推动小套筒向第一钢筒头部方向移动使得与小套筒前端固定的空芯包体进入小孔；第二钢筒位于第一钢筒后方，内设第二轴向推进器，所述第二轴向推进器包括第二活塞杆，所述第二活塞杆顶端与第一钢筒后端连接用于推动第一钢筒往孔内移动使得与小套筒固定的空芯包体进入大孔；第一钢筒侧表面设置第一限位器、第二钢筒侧表面设置第二限位器；所述后端控制器通过通讯电缆分别连接并控制调位器、第一轴向推进器以及第二轴向推进器移动，后端控制器通过通讯电缆分别连接并控制第一限位器、第二限位器固定于孔壁上。
2.根据权利要求1所述的一种自行式地应力测试用空芯包体安装装置，其特征在于，第一轴向推进器与第二轴向推进器为液压缸，包括油缸、油泵、缸筒、活塞杆，活塞杆设于缸筒内腔，油泵通过三位四通电磁阀连接至输油管路，后端控制器通过通讯电缆控制油泵开关、三位四通电磁阀通电以控制液压油流向与流量。
3.根据权利要求2所述的一种自行式地应力测试用空芯包体安装装置，其特征在于，活塞杆部分设置位移传感器，当位移传感器检测活塞杆移动至最大位移位置，反馈报警信号。
4.根据权利要求1所述的一种自行式地应力测试用空芯包体安装装置，其特征在于，第一限位器与第二限位器均包括环绕钢筒的三支伸缩杆组成，每支伸缩杆之间间隔120°，后端控制器通过通讯电缆分别连接第一限位器、第二限位器，用于控制第一限位器、第二限位器的伸缩杆伸出卡住孔壁以实现固定一钢筒或者第二钢筒。
5.根据权利要求4所述的一种自行式地应力测试用空芯包体安装装置，其特征在于，每支所述的伸缩杆向外伸出极限位置高于滚轮外表面10mm，缩回极限位置低于滚轮外表面5mm。
6.根据权利要求1所述的一种自行式地应力测试用空芯包体安装装置，其特征在于，第一钢筒侧表面与第二钢筒侧表面分别设置多对滚轮。
7.根据权利要求1所述的一种自行式地应力测试用空芯包体安装装置，其特征在于，所述后端控制器的面板包括多个按键用于指令第一钢筒、第二钢筒、第一限位器、第二限位器、调位器执行动作。
8.根据权利要求1所述的一种自行式地应力测试用空芯包体安装装置，其特征在于，还包括后端显示单元，第一钢筒前端设置摄像头、中部设置电子罗盘，摄像头、电子罗盘分别通过通讯电缆连接至后端显示单元。
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