CN110646588A - 一种震动载荷作用下对岩体边坡稳定性测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种震动载荷作用下对岩体边坡稳定性测量装置，包括岩体和土层，其特征在于：还包括震动装置、降雨量监测器、震动监测器、数据记录器、深部变形位移监测器等；通过将震动装置插入岩体中，启动震动装置模拟震动，再将降雨量监测器、震动监测器、深部变形位移监测器和边坡应力监测器插入岩体中，通过数据记录器输入端上第一数据线与降雨量监测器、震动监测器、深部变形位移监测器和边坡应力监测器输入端相连接，进行数据传输，记录在数据记录器中给工作人员提供检测数据。

Description

一种震动载荷作用下对岩体边坡稳定性测量装置

技术领域

本发明涉及岩体边坡稳定性测试技术领域，具体为一种震动载荷作用下对岩体边坡稳定性测量装置。

背景技术

在现有隧道建设过程中，可能会对山体进行爆破削坡，减小边坡颇高，提高边坡的稳定性，在边坡上存在一滑坡体，虽然采用了预裂爆破措施，监测发现滑坡仍然后下滑的迹象，经调查分析，在高陡坡附近，频繁的爆破作业是影响坡体下滑的主要原因之一，因此对岩体边坡进行稳定性监测很有必要，现有的检测装置功能单一，且大多无法模拟震动，同时无法对地下水位进行有效监测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种震动载荷作用下对岩体边坡稳定性测量装置，以解决在高陡坡附近，频繁的爆破作业是影响坡体下滑的主要原因之一，因此对岩体边坡进行稳定性监测很有必要，现有的检测装置功能单一，且大多无法模拟震动，同时无法对地下水位进行有效监测的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种震动载荷作用下对岩体边坡稳定性测量装置，包括岩体和土层，其特征在于：还包括震动装置、降雨量监测器、震动监测器、数据记录器、深部变形位移监测器、地下水位监测仪、数据线和边坡应力监测器；所述岩体上端覆盖有土层；所述岩体左侧设有震动装置，所述震动装置贯穿于土层沿伸至岩体内部；所述震动装置右侧设有降雨量监测器，所述降雨量监测器设在土层表面；所述降雨量监测器右侧设有震动监测器，所述震动监测器贯穿于土层沿伸至岩体内部；所述震动监测器右侧设有数据记录器，所述数据记录器设在土层表面；所述数据记录器右侧设有深部变形位移监测器，所述深部变形位移监测器贯穿于土层沿伸至岩体内部；所述深部变形位移监测器右侧设有地下水位监测仪，所述地下水位监测仪贯穿于土层沿伸至岩体内部；所述地下水位监测仪右侧设有边坡应力监测器，所述边坡应力监测器贯穿于土层沿伸至岩体内部；所述数据记录器输入端上连接有数根第一数据线，所述第一数据线分别与降雨量监测器、震动监测器、深部变形位移监测器和边坡应力监测器顶部输出端相连接。

优选的，所述震动装置的具体结构为：包括装置外壳、第一震动锤、第一叶轮轴、第一连接杆、第一弹簧、第一齿轮、第一电机、加长连接杆、第二齿轮、第三齿轮、第二震动锤、第二叶轮轴、第二连接杆、第二弹簧、第四齿轮、第三弹簧、第三叶轮轴和第三震动锤；所述装置外壳与设在岩体内部；所述装置外壳下端中间滑动连接有第三震动锤，所述第三震动锤内部设有第三叶轮轴；所述装置外壳上表面中间设有第一电机，所述第一电机输出端与加长连接杆内转轴相连接，所述加长连接杆下端沿伸至装置外壳腔室内部与第三叶轮轴固定连接；所述加长连接杆中间固定连接有第二齿轮和第四齿轮；所述加长连接杆下端外表面设有第三弹簧，所述第三弹簧上端与装置外壳相连接，所述第三弹簧下端与第三震动锤相连接；所述装置外壳左侧滑动连接有第一震动锤，所述第一震动锤内设有第一叶轮轴，所述第一叶轮轴右端固定连接有第一连接杆，所述第一连接杆右端固定连接有第一齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮和第四齿轮啮合连接；所述第一连接杆外表面设有第一弹簧，所述第一弹簧左端与第一震动锤相连接，所述第一弹簧右端与装置外壳相连接；所述装置外壳右侧滑动连接有第二震动锤，所述第二震动锤内设有第二叶轮轴，所述第二叶轮轴左端固定连接有第二连接杆，所述第二连接杆左端固定连接有第三齿轮，所述第三齿轮与第二齿轮和第四齿轮啮合连接；所述第二连接杆外表面设有第二弹簧，所述第二弹簧右端与第二震动锤相连接，所述第二弹簧左端与装置外壳相连接。

优选的，所述地下水位监测仪的具体结构为：包括钻头、渗水室、过滤网、监测仪主体、摄像头、第二数据线、固定针、水平板、数据盒、第三数据线、第二电机、气缸、标尺杆、浮力块和透明水筒；所述水平板上表面左侧设有数据盒，所述数据盒输入端上连接有第三数据线；所述水平板中间设有第二电机，所述第二电机输出端与监测仪主体上端转轴相连接；所述水平板下端两侧均设有固定针；所述监测仪主体下端设有渗水室，所述渗水室下端固定连接有钻头；所述监测仪主体右侧设有透明水筒，所述透明水筒下端设有过滤网；所述透明水筒中间固定连接有标尺杆，所述标尺杆中滑动连接有浮力块；所述监测仪主体左侧上端设有气缸，所述气缸输出端上固定连接有摄像头，所述摄像头输出端上连接有第二数据线；所述监测仪主体、监测仪主体和钻头均设在岩体内部。

优选的，所述第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧为高强钢弹簧。

优选的，所述第一电机为变频电机。

优选的，所述渗水室左侧表面分布有数个小孔。

优选的，所述过滤网为金属过滤网。

优选的，所述第二电机为步进电机。

与现有技术相比，本发明提供了一种震动载荷作用下对岩体边坡稳定性测量装置，具备以下有益效果:

1、本发明通过将震动装置插入岩体中，启动震动装置模拟震动，再将降雨量监测器、震动监测器、深部变形位移监测器和边坡应力监测器插入岩体中，通过数据记录器输入端上第一数据线与降雨量监测器、震动监测器、深部变形位移监测器和边坡应力监测器输入端相连接，进行数据传输，记录在数据记录器中给工作人员提供检测数据，解决了频繁的爆破作业是影响坡体下滑的主要原因之一，因此对岩体边坡进行稳定性监测很有必要的问题。

2、本发明通过设置的震动装置内第一电机带动加长连接杆下端第三叶轮轴进行旋转，同时加长连接杆中间第二齿轮和第四齿轮带动第一齿轮和第三齿轮上第一叶轮轴和第二叶轮轴进行旋转，通过第一叶轮轴、第二叶轮轴和第三叶轮轴旋转带动第一震动锤、第二震动锤和第三震动锤上移，同时第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧使第一震动锤、第二震动锤和第三震动锤回位，以此循环进行往复运动，对岩体进行击打模拟震动，解决了现有检测装置大多无法模拟震动的问题。

3、本发明通过设置的地下水位监测仪通过第二电机带动监测仪主体、渗水室和钻头进行旋转，钻头钻入岩体中，通过水平板进行水平校准，再通过固定针插入土层进行固定，通过渗水室内渗水进入透明水筒，通过过滤网进行过滤，防止泥沙进入，地下水进入透明水筒后内部标尺杆上浮力块根据水位上下滑动，通过气缸带动摄像头上下移动，观察标尺杆与浮力块之间的刻度，通过工作人员将第二数据线和第三数据线相连接，摄像头将数据传输到数据盒中，解决了现有检测装置无法对地下水位进行有效监测的问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的震动装置示意图；

图3为本发明的地下水位监测仪示意图；

图4为本发明的第一叶轮轴、第二叶轮轴和第三叶轮轴示意图；

图中：1、岩体；2、土层；3、震动装置；4、降雨量监测器；5、震动监测器；6、数据记录器；7、深部变形位移监测器；8、地下水位监测仪；9、数据线；10、边坡应力监测器；11、装置外壳；12、第一震动锤；13、第一叶轮轴；14、第一连接杆；15、第一弹簧；17、第一齿轮；18、第一电机；19、加长连接杆；20、第二齿轮；21、第三齿轮；22、第二震动锤；23、第二叶轮轴；24、第二连接杆；25、第二连接杆；26、第四齿轮；27、第三弹簧；28、第三叶轮轴；29、第三震动锤；30、钻头；31、渗水室；32、过滤网；33、监测仪主体；34、摄像头；35、第二数据线；36、固定针；37、水平板；38、数据盒；39、第三数据线；40、第二电机；41、气缸；42、标尺杆；43、浮力块；44、透明水筒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，本发明提供一种技术方案：一种震动载荷作用下对岩体边坡稳定性测量装置，包括岩体1和土层2，其特征在于：还包括震动装置3、降雨量监测器4、震动监测器5、数据记录器6、深部变形位移监测器7、地下水位监测仪8、数据线9和边坡应力监测器10；所述岩体1上端覆盖有土层2；所述岩体1左侧设有震动装置3，所述通过设置的震动装置3进行模拟震动；所述震动装置3贯穿于土层2沿伸至岩体1内部；所述震动装置3右侧设有降雨量监测器4，所述降雨量监测器4设在土层2表面；所述降雨量监测器4右侧设有震动监测器5，所述震动监测器5贯穿于土层2沿伸至岩体1内部；所述震动监测器5右侧设有数据记录器6，所述数据记录器6设在土层2表面；所述数据记录器6右侧设有深部变形位移监测器7，所述深部变形位移监测器7贯穿于土层2沿伸至岩体1内部；所述深部变形位移监测器7右侧设有地下水位监测仪8，所述地下水位监测仪8贯穿于土层2沿伸至岩体1内部，所述通过水位监测仪8对地下水位进行监测；所述地下水位监测仪8右侧设有边坡应力监测器10，所述边坡应力监测器10贯穿于土层2沿伸至岩体1内部；所述数据记录器6输入端上连接有数根第一数据线9，所述第一数据线9分别与降雨量监测器4、震动监测器5、深部变形位移监测器7和边坡应力监测器10顶部输出端相连接；所述通过数据记录6器输入端上第一数据线9与降雨量监测器4、震动监测器5、深部变形位移监测器7和边坡应力监测器10输入端相连接，进行数据传输，记录在数据记录器6中给工作人员提供检测数据。

如图1-4所示，所述震动装置3的具体结构为：包括装置外壳11、第一震动锤12、第一叶轮轴13、第一连接杆14、第一弹簧15、第一齿轮17、第一电机18、加长连接杆19、第二齿轮20、第三齿轮21、第二震动锤22、第二叶轮轴23、第二连接杆24、第二弹簧25、第四齿轮26、第三弹簧27、第三叶轮轴28和第三震动锤29；所述装置外壳11与设在岩体1内部；所述装置外壳11下端中间滑动连接有第三震动锤29，所述第三震动锤29内部设有第三叶轮轴28；所述装置外壳11上表面中间设有第一电机18，所述第一电机18输出端与加长连接杆19内转轴相连接，所述加长连接杆19下端沿伸至装置外壳11腔室内部与第三叶轮轴28固定连接；所述通过电机18带动加长连接杆19进行旋转产生动力；所述加长连接杆19中间固定连接有第二齿轮20和第四齿轮26；所述加长连接杆19下端外表面设有第三弹簧27，所述第三弹簧27上端与装置外壳11相连接，所述第三弹簧27下端与第三震动锤29相连接；所述装置外壳11左侧滑动连接有第一震动锤12，所述第一震动锤12内设有第一叶轮轴13，所述第一叶轮轴13右端固定连接有第一连接杆14，所述第一连接杆14右端固定连接有第一齿轮17，所述第一齿轮17与第二齿轮20和第四齿轮26啮合连接；所述第一连接杆14外表面设有第一弹簧15，所述第一弹簧15左端与第一震动锤12相连接，所述第一弹簧15右端与装置外壳11相连接；所述装置外壳11右侧滑动连接有第二震动锤22，所述第二震动锤22内设有第二叶轮轴23，所述第二叶轮轴23左端固定连接有第二连接杆24，所述第二连接杆24左端固定连接有第三齿轮21，所述第三齿轮21与第二齿轮20和第四齿轮26啮合连接；所述第二连接杆24外表面设有第二弹簧25，所述第二弹簧25右端与第二震动锤22相连接，所述第二弹簧25左端与装置外壳11相连接；所述通过第一叶轮轴13、第二叶轮轴23和第三叶轮轴28旋转带动第一震动锤12、第二震动锤22和第三震动锤29上移，同时第一弹簧15、第二弹簧25和第三弹簧27使第一震动锤12、第二震动锤22和第三震动锤29回位，以此循环进行往复运动，对岩体1进行击打模拟震动。

如图1-4所示，所述地下水位监测仪8的具体结构为：包括钻头30、渗水室31、过滤网32、监测仪主体33、摄像头34、第二数据线35、固定针36、水平板37、数据盒38、第三数据线39、第二电机40、气缸41、标尺杆42、浮力块43和透明水筒44；所述水平板37上表面左侧设有数据盒38，所述数据盒38输入端上连接有第三数据线39；所述水平板37中间设有第二电机40，所述第二电机40输出端与监测仪主体33上端转轴相连接；所述水平板37下端两侧均设有固定针36；所述监测仪主体33下端设有渗水室31，所述渗水室31下端固定连接有钻头30；所述通过钻头30进行钻入，所述监测仪主体33右侧设有透明水筒44，所述透明水筒44下端设有过滤网32；所述透明水筒44中间固定连接有标尺杆42，所述标尺杆42中滑动连接有浮力块43；所述监测仪主体33左侧上端设有气缸41，所述气缸41输出端上固定连接有摄像头34，所述通过摄像头34对准透明水筒44方便拍摄数据；所述摄像头34输出端上连接有第二数据线35；所述通过第二数据线35和第三数据线39相连接将数据传输到数据盒38中，方便工作人员记录；所述监测仪主体33、监测仪主体33和钻头30均设在岩体1内部。

其中，所述第一弹簧15、第二弹簧25和第三弹簧27为高强钢弹簧；所述第一电机18为变频电机；所述渗水室31左侧表面分布有数个小孔；所述过滤网32为金属过滤网；所述第二电机40为步进电机。

工作原理：通过将震动装置3插入岩体1中，通过震动装置3内第一电机18带动加长连接杆14下端第三叶轮轴28进行旋转，同时加长连接杆14中间第二齿轮20和第四齿轮26带动第一齿轮17和第三齿轮21上第一叶轮轴13和第二叶轮轴23进行旋转，通过第一叶轮轴13、第二叶轮轴23和第三叶轮轴28旋转带动第一震动锤12、第二震动锤22和第三震动锤29上移，同时第一弹簧15、第二弹簧25和第三弹簧27使第一震动锤12、第二震动锤22和第三震动锤29回位，以此循环进行往复运动，对岩体1进行击打模拟震动，再将降雨量监测器4、震动监测器5、深部变形位移监测器7和边坡应力监测器10插入岩体1中，通过数据记录器6输入端上第一数据线9与降雨量监测器4、震动监测器5、深部变形位移监测器7和边坡应力监测器10输入端相连接，进行数据传输，记录在数据记录器6中给工作人员提供检测数据，再将地下水位监测仪8通过第二电机40带动监测仪主体33、渗水室31和钻头30进行旋转，钻头30钻入岩体1中，通过水平板37进行水平校准，再通过固定针36插入土层进行固定，通过渗水室31内渗水进入透明水筒44，通过过滤网32进行过滤，防止泥沙进入，地下水进入透明水筒44后内部标尺杆42上浮力块43根据水位上下滑动，通过气缸41带动摄像头34上下移动，观察标尺杆42与浮力块43之间的刻度，通过工作人员将第二数据线35和第三数据线39相连接，摄像头34将数据传输到数据盒38中。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种震动载荷作用下对岩体边坡稳定性测量装置，包括岩体（1）和土层（2），其特征在于：还包括震动装置（3）、降雨量监测器（4）、震动监测器（5）、数据记录器（6）、深部变形位移监测器（7）、地下水位监测仪（8）、第一数据线（9）和边坡应力监测器（10）；

所述岩体（1）上端覆盖有土层（2）；

所述岩体（1）左侧设有震动装置（3），所述震动装置（3）贯穿于土层（2）沿伸至岩体（1）内部；

所述震动装置（3）右侧设有降雨量监测器（4），所述降雨量监测器（4）设在土层（2）表面；

所述降雨量监测器（4）右侧设有震动监测器（5），所述震动监测器（5）贯穿于土层（2）沿伸至岩体（1）内部；

所述震动监测器（5）右侧设有数据记录器（6），所述数据记录器（6）设在土层（2）表面；

所述数据记录器（6）右侧设有深部变形位移监测器（7），所述深部变形位移监测器（7）贯穿于土层（2）沿伸至岩体（1）内部；

所述深部变形位移监测器（7）右侧设有地下水位监测仪（8），所述地下水位监测仪（8）贯穿于土层（2）沿伸至岩体（1）内部；

所述地下水位监测仪（8）右侧设有边坡应力监测器（10），所述边坡应力监测器（10）贯穿于土层（2）沿伸至岩体（1）内部；

所述数据记录器（6）输入端上连接有数根第一数据线（9），所述第一数据线（9）分别与降雨量监测器（4）、震动监测器（5）、深部变形位移监测器（7）和边坡应力监测器（10）顶部输出端相连接。

2.根据权利要求1所述的一种震动载荷作用下对岩体边坡稳定性测量装置，其特征在于：所述震动装置（3）的具体结构为：包括装置外壳（11）、第一震动锤（12）、第一叶轮轴（13）、第一连接杆（14）、第一弹簧（15）、第一齿轮（17）、第一电机（18）、加长连接杆（19）、第二齿轮（20）、第三齿轮（21）、第二震动锤（22）、第二叶轮轴（23）、第二连接杆（24）、第二弹簧（25）、第四齿轮（26）、第三弹簧（27）、第三叶轮轴（28）和第三震动锤（29）；

所述装置外壳（11）与设在岩体（1）内部；

所述装置外壳（11）下端中间滑动连接有第三震动锤（29），所述第三震动锤（29）内部设有第三叶轮轴（28）；

所述装置外壳（11）上表面中间设有第一电机（18），所述第一电机（18）输出端与加长连接杆（19）内转轴相连接，所述加长连接杆（19）下端沿伸至装置外壳（11）腔室内部与第三叶轮轴（28）固定连接；

所述加长连接杆（19）中间固定连接有第二齿轮（20）和第四齿轮（26）；

所述加长连接杆（19）下端外表面设有第三弹簧（27），所述第三弹簧（27）上端与装置外壳（11）相连接，所述第三弹簧（27）下端与第三震动锤（29）相连接；

所述装置外壳（11）左侧滑动连接有第一震动锤（12），所述第一震动锤（12）内设有第一叶轮轴（13），所述第一叶轮轴（13）右端固定连接有第一连接杆（14），所述第一连接杆（14）右端固定连接有第一齿轮（17），所述第一齿轮（17）与第二齿轮（20）和第四齿轮（26）啮合连接；

所述第一连接杆（14）外表面设有第一弹簧（15），所述第一弹簧（15）左端与第一震动锤（12）相连接，所述第一弹簧（15）右端与装置外壳（11）相连接；

所述装置外壳（11）右侧滑动连接有第二震动锤（22），所述第二震动锤（22）内设有第二叶轮轴（23），所述第二叶轮轴（23）左端固定连接有第二连接杆（24），所述第二连接杆（24）左端固定连接有第三齿轮（21），所述第三齿轮（21）与第二齿轮（20）和第四齿轮（26）啮合连接；

所述第二连接杆（24）外表面设有第二弹簧（25），所述第二弹簧（25）右端与第二震动锤（22）相连接，所述第二弹簧（25）左端与装置外壳（11）相连接。

3.根据权利要求1所述的一种震动载荷作用下对岩体边坡稳定性测量装置，其特征在于：所述地下水位监测仪（8）的具体结构为：包括钻头（30）、渗水室（31）、过滤网（32）、监测仪主体（33）、摄像头（34）、第二数据线（35）、固定针（36）、水平板（37）、数据盒（38）、第三数据线（39）、第二电机（40）、气缸（41）、标尺杆（42）、浮力块（43）和透明水筒（44）；

所述水平板（37）上表面左侧设有数据盒（38），所述数据盒（38）输入端上连接有第三数据线（39）；

所述水平板（37）中间设有第二电机（40），所述第二电机（40）输出端与监测仪主体（33）上端转轴相连接；

所述水平板（37）下端两侧均设有固定针（36）；

所述监测仪主体（33）下端设有渗水室（31），所述渗水室（31）下端固定连接有钻头（30）；

所述监测仪主体（33）右侧设有透明水筒（44），所述透明水筒（44）下端设有过滤网（32）；

所述透明水筒（44）中间固定连接有标尺杆（42），所述标尺杆（42）中滑动连接有浮力块（43）；

所述监测仪主体（33）左侧上端设有气缸（41），所述气缸（41）输出端上固定连接有摄像头（34），所述摄像头（34）输出端上连接有第二数据线（35）；

所述监测仪主体（33）、监测仪主体（33）和钻头（30）均设在岩体（1）内部。

4.根据权利要求1所述的一种震动载荷作、用下对岩体边坡稳定性测量装置，其特征在于：所述第一弹簧（15）、第二弹簧（25）和第三弹簧（27）为高强钢弹簧。

5.根据权利要求1所述的一种震动载荷作下对岩体边坡稳定性测量装置，其特征在于：所述第一电机（18）为变频电机。

6.根据权利要求3所述的一种震动载荷作用下对岩体边坡稳定性测量装置，其特征在于：所述渗水室（31）左侧表面分布有数个小孔。

7.根据权利要求3所述的一种震动载荷作用下对岩体边坡稳定性测量装置，其特征在于：所述过滤网（32）为金属过滤网。

8.根据权利要求3所述的一种震动载荷作用下对岩体边坡稳定性测量装置，其特征在于：所述第二电机（40）为步进电机。

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