CN114543631A - 扩径锚孔孔径测量装置与测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锚固技术领域，具体而言涉及扩径锚孔孔径测量装置与测量方法，其中的扩径锚孔孔径测量装置包括：中心杆；滑套；多个第一连接杆，呈中心对称地绕所述中心杆的轴线分布，每个第一连接杆的第一端和铰接至所述滑套；多个第二连接杆；本发明中心杆和滑套上分别连接有一根拉绳，其中，第一拉绳起到释放装置到锚孔内的作用，第二拉绳可根据滑套的滑动与第一拉绳产生速度差，通过检测第一拉绳和第二拉绳的速度差以及位移偏差即可获得锚孔任意深度处的孔径，并能评估孔壁的均匀度，可依据不同的扩孔段扩孔直径和形状选择不同的锚固装置，以为制作出优质的锚固桩柱奠定基础。
Description
技术领域
本发明涉及锚固技术领域，具体而言涉及扩径锚孔孔径测量装置与测量方法。
背景技术
在一些地下工程的开发和使用需要考虑地下水浮力的影响，因此对建筑物锚固的要求不仅需要一定的抗压力，还需要相应的抗拔力，例如在高层建筑、轨道交通、桥隧工程、等建筑领域，对锚固的要求日益增加，尤其是通过扩孔锚孔以及展开式锚固装置配合的方式形成具有抗拔力的桩柱。
扩孔锚孔是由具有扩孔钻头的钻孔设备开挖形成的，扩孔钻头有机械式和射流式，机械式通过钻头结构的展开形成扩孔，射流式通过增加喷射距离形成扩孔，而形成扩孔后，扩孔段的直径尚没有测量手段准确测量。
随着具有抗拔性锚固装置的发展，扩孔段的直径大小以及扩孔的均匀以及展开盘与扩孔段的契合程度都影响着抗拔锚固装置的锚固效果，例如内置展开盘来增加锚固效果时，如何快速、方便地测量出扩孔段的直径对放入多大尺寸的展开盘有重要的意义，同时鉴于地下钻孔过程中受到钻具、钻机以及地层结构和地下地质环境的影响，造成钻孔的斜度、均匀性和一致性存在一定的障碍，例如因为不同的地质地层结构造成同样的钻机驱动情况下，在不同的地层环境中受到的压力不同，在成偏移或者孔径偏大，对后期的灌注和抗拉效果造成不利影响。
发明内容
针对现有技术中锚孔测量装置的缺陷与不足，本发明第一方面的目的在于，提供一种扩径锚孔孔径测量装置，能实现对扩径锚孔的扩孔段的孔径进行测量，快速、方便地获得扩孔段的孔径信息。
根据本发明改进的第二方面，提供一种扩径锚孔孔径测量装置，可基于速度控制的连续检测，实现扩径锚孔的缩孔段以及扩孔段的孔径的连续检测，操作方便且结构简单。
根据本发明改进的第三方面，提供一种扩径锚孔孔径测量装置，可基于速度控制的连续检测，实现扩径锚孔的缩孔段以及扩孔段的孔径的连续检测以及孔径一致性检测，并可基于扩径锚孔的孔径的均匀性和一致性，以此判断扩径锚孔的质量参数，为制作优质抗拔锚固桩柱奠定基础，既有利于指导制作出准确的尺寸扩张式锚盘，同时对扩径锚孔的质量判断，舍弃质量不合格锚孔，避免现有技术中根据缩孔段和扩孔段的内径而计算确定的灌注量与实际需要的灌注量的偏差带来的抗拔锚固桩的质量偏差，减少质量不合格的风险。
根据本发明改进的第四方面，提供一种扩径锚孔孔径测量装置，提高基于扩径锚孔的抗拔锚固桩的质量的方法，减少现有技术中根据缩孔段和扩孔段的内径而计算确定的灌注量与实际需要的灌注量的偏差带来的抗拔锚固桩的质量偏差，减少质量不合格的风险。
为实现上述目的，本发明的第一方面提出一种扩径锚孔孔径测量装置，包括：
中心杆；
滑套，套设在所述中心杆的外壁；
多个第一连接杆，呈中心对称地绕所述中心杆的轴线分布，每个第一连接杆的第一端和铰接至所述滑套；
多个第二连接杆，与第一连接杆等长，每个第二连接杆的第一端铰接至对应一侧的第一连接杆的第二端，第二连接杆的第二端铰接至中心杆上；
其中，所述中心杆连接有第一拉绳，所述滑套连接有第二拉绳，所述中心杆被由所述第一拉绳垂掉至扩径锚孔内，所述中心杆在所述扩径锚孔内从缩孔段下落至扩孔段时，所述第一拉绳与第二拉绳发生相对位移并确定二者之间的偏移数据；
计算机系统，基于上述偏移数据以及从扩径锚孔进口处获得的缩孔段的孔径，获得扩孔段的孔径。
本发明的二方面提出一种扩径锚孔孔径测量方法，包括以下步骤：
步骤1、扩径锚孔孔径测量装在放入扩径锚孔之前，拉紧第一拉绳和第二拉绳使得其保持收缩状态，即第一连接杆和第二连接杆收缩起来；然后可以缓慢放到扩径锚孔的缩孔段内，释放第二拉绳，使得第一连接杆和第二连接杆打开，滑块下滑，读出或者记录其第一拉绳上的读数或者位置标记；
步骤2、缓慢继续下放扩径锚孔孔径测量，在下发过程中，稍微拉紧第二拉绳使得第一连接杆和第二连接杆的铰接点脱离缩孔段的内壁，缓慢地下放，并使测量装置由缩孔段移动至扩孔段，当到达扩孔段后，松开第二拉绳，滑块进一步下滑，第一连接杆和第二连接杆相对折叠直至第一连接杆和第二连接杆的铰接点处抵触孔壁，其中在从缩孔段到扩孔段的变化过程中，滑套相对于中心杆发生滑动；
步骤3、获取测量装置从缩孔段进入到扩孔段，第二拉绳相对于第一拉绳发生移动而产生的相对移动量，记为相对偏移数据；
步骤4、基于第一连接杆以及滑块、第二铰接部的尺寸，结合从孔口表面孔径而测量出扩径锚孔的缩孔段的孔径D1，基于等效的菱形或者六边形而获得扩孔段的孔径D2。
本发明的第三方面提出一种扩径锚孔孔径的连续测量装置，包括：
中心杆；
滑套，套设在所述中心杆的外壁；
多个第一连接杆，呈中心对称地绕所述中心杆的轴线分布，每个第一连接杆的第一端和铰接至所述滑套；
多个第二连接杆，与第一连接杆等长，每个第二连接杆的第一端铰接至对应一侧的第一连接杆的第二端，第二连接杆的第二端铰接至中心杆上；
第一拉绳，连接至所述中心杆；
第二拉绳，连接至所述滑套；其中，所述中心杆被由所述第一拉绳垂掉至扩径锚孔内，所述中心杆在所述扩径锚孔内从缩孔段下落至扩孔段时，所述第一拉绳与第二拉绳发生相对位移并可确定二者之间的偏移数据；
测量部件，包括第一滚轮、第二滚轮以及用于检测第一滚轮和第二滚轮的转速的传感器，第一拉绳围绕第一滚轮而连接至中心杆，使第一拉绳的移动速度等于第一滚轮的线速度；第二拉绳围绕第二滚轮而连接至滑套，使第二拉绳的移动速度等于第二滚轮的线速度；所述第一滚轮设置有用于驱动其以预设的恒定转速转动的驱动部件；
测量部件还包括质量判断装置，所述质量判断装置用于基于第一拉绳和第二拉绳的速度差，判断扩径锚孔质量；
计算机系统，用于基于扩径锚孔的地表进口处测量获得的孔径的初始尺寸以及在缩孔段和扩孔段发生的孔径变化而引起的两个拉绳在扩径锚孔的深度方向相对位移偏差，计算出扩径锚孔的深度方向的任意高度下的孔径尺寸。
其中，第一拉绳和第二拉绳位于井口以上的部分的末端均连接有储能部件，用于保持第一拉绳和第二拉绳以恒定的预紧拉力F预，使得其保持张紧绷直的趋势。
其中，所述预紧拉力F预控制在略小于滑套、第一连接杆和第二连接杆的重力在第二拉绳的分力F，其中：
其中，预紧拉力F预＝(90-95％)*F。
其中，所述连续测量装置还包括第一自动回收式卷线器和自动回收式卷线器，第一自动回收式卷线器与第一拉绳配套设置，由第一自动回收式卷线器提供第一拉绳收回的预紧力；第二自动回收式卷线器与第二拉绳配套设置，第二拉绳的末端卷绕连接至第二自动回收式卷线器内部，由德尔自动回收式卷线器提供第二拉绳收回的预紧力。
其中，所述质量判断装置被设置成基于以下方式之一判定锚孔质量：
(1)当在缩孔段或者扩孔段范围内，如果第一拉绳与第二拉绳的速度差大于K1V1并且持续时间Δt大于等于预定时间周期时，则判定扩径锚孔质量不合格，舍弃使用；
(2)当在缩孔段或者扩孔段范围内，如果第一拉绳与第二拉绳的速度差大于K2V1并且累积发生次数超过允许的预设次数N，则判定扩径锚孔质量不合格，舍弃使用。
在另外的实施例中，所述质量判断装置被设置成基于以下方式之一判定锚孔质量：
基于获得的扩径锚孔的深度方向的任意高度下的孔径尺寸，以时间序列为横坐标，孔径尺寸为纵坐标，确定扩径锚孔的孔径的变化曲线；
基于扩径锚孔的孔径的变化曲线，以预设的缩孔段和扩孔段的预设孔径作为基础值，计算在缩孔段和扩孔段的范围，超过基础值部分的曲线累积面积，作为累积的总偏差量；
对于累积的总偏差量超过预设的总偏差量的扩径锚孔，判定扩径锚孔质量不合格。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。
结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
图1A、1B是本发明所示的扩径锚孔孔径测量装置的第一实施例的结构示意图，其中图1A中的测量装置处于扩孔锚孔的缩孔段，在图1B中的测量装置处于扩孔锚孔的扩孔段。
图2A-2B是本发明图1示例的扩径锚孔孔径测量装置的测量过程示意图，其中测量装置位于扩孔锚孔的缩孔段，其中图2A是测量过程示意图，图2B是测量过程的六边形等效图。
图2C-2D是本发明图1示例的扩径锚孔孔径测量装置的测量过程示意图，其中测量装置位于扩孔锚孔的扩孔段，其中图2C是测量过程示意图，图2D是测量过程的六边形等效图。
图3是本发明所示的扩径锚孔孔径测量装置的测量部分的等效图，其中测量部分等效为菱形。
图4A-4B是本发明所示的扩径锚孔孔径测量装置的另一实施例的测量过程示意图，在该图4A中测量装置位于缩孔段，其中第一连接杆3、第二连接杆4所形成的菱形形状成第一状态；图4B是以第一状态为基础的菱形等效示意图；
图4C-4D是本发明所示的扩径锚孔孔径测量装置的另一实施例的测量过程示意图，在该图4C中测量装置位于扩孔段，其中第一连接杆3、第二连接杆4所形成的菱形形状成第二状态；图4D是以第一状态为基础的菱形等效示意图；
图5是本发明所示的扩径锚孔扩径测量装置另一实施例的结构示意图，其中第一拉绳或第二拉绳中的其中一者设有标记区，不带有标记区的另一个拉绳设有标记点。
图6是本发明第二实施例的扩径锚孔孔径测量装置的示意图，其中测量装置处于缩孔段。
图7是本发明第二实施例的扩径锚孔孔径测量装置的示意图，其中测量装置处于扩孔段，扩孔段示例性地表示了孔径变化的示意。
图8是本发明第二实施例的测量部件的结构示意图。
图9A、9B是本发明第二实施例的测量部件在锚孔缩径和扩径时的示意图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
随着抗拔桩柱的发展，展开式锚盘在抗拔桩柱的制作中起到关键性作用，而底部扩孔段的直径决定放入多大的展开式锚盘，若锚盘较大而孔径小，则锚盘无法展开，若锚盘直径小而孔径大，则锚盘无法起到更好的抗拔作用，另外，扩孔段的形状对制作不同的抗拔桩柱也有决定性作用。
因此，在下锚盘以及确定锚固方案之前测量出扩径锚孔的孔径和大致形状就显得非常必要了，本发明旨在提出一种扩径锚直径孔测量装置，能以简单有效的方式对扩径锚孔的孔径进行测量。
由于扩径锚孔的深度较深，缩孔段、扩孔段在地下进行，钻进打孔过程中，受到钻孔器、地下地质环境等因素的影响，缩孔段、扩孔段的孔径可能会呈现波动或者不稳定、不均匀的情况，对后期锚杆、锚盘的加工和下锚盘、灌注现场施工处理造成不理想的后果，这是不希望看到的。
因此，本发明另一方面的目的在于提出一种扩径锚孔孔径测量装置，能对扩径锚孔的孔径的连续性测量，获得锚孔的直径尤其是扩孔段的孔径信息，判断扩孔段的内部直径的均匀性，以此判断锚孔的质量参数。
第一实施例的扩径锚孔孔径测量装置
结合图1A、1B以及图2所示，本发明所示实施例的扩径锚孔孔径测量装置，主要包括中心杆1、滑套2、第一连接杆3、第二连接杆4、第一拉绳5以及第二拉绳6。
其中能根据孔径变化而发生动作的部分包括第一连接杆3、第二连接杆4和滑套2。
优选地，中心杆1、第一连接杆3、第二连接杆4和滑套2均优选采用不锈钢材质制成，具有使用寿命长不易损坏的优点。
可选的，中心杆1为一根表面光滑的圆柱形的直杆，由此，滑套2可在中心杆1表面滑动。
优选地，滑套2设计为一具有通孔的套件，套设在中心杆1的外圆周表面。每个第一连接杆3的第一端铰接在滑套2上。
在可选的实施例中，如图1所示，可在滑套2的两侧设计凸出的耳部，用于便于与第一连接杆3的铰接连接。在可选的实施例中，滑套2的表面也可以不设计耳部，而是设计成具有连接凹槽，将第一连接杆3孔径铰接在凹槽内，诸如用于铰接连接的耳部或者连接凹槽，我们可以称之为第一铰接部，用于与第一连接杆3的铰接连接。
具体的，两个第一连接杆3呈中心对称地绕中心杆1的轴线分布，并且第一连接杆3和第二连接杆4等长。
在可选的实施例中，第一连接杆3和第二连接杆4均为刚性杆件，例如不锈钢圆杆或者方杆。
两个第二连接杆4呈中心对称地绕中心杆1的轴线分布，第一连接杆3的第一端铰接至滑套2，第一连接杆3的第二端铰接至对应一侧的第二连接杆4的第一端，每个第二连接杆4的第二端铰接至中心杆1上，结合图1所示，第二连接杆4的第二端与中心杆1之间的连接位置优选位于中心杆1的底部，并且保持位置。
结合图示的示例中，为了便于连接，中心杆1的底部设置有一第二铰接部8，例如圆形或者方形等连接部件，可通过螺纹拧紧固定配合到中心杆1上，第二连接杆4铰接至该第二铰接部8上，从而实现与中心杆1的铰接连接。
当然，在另外的实施例中，第二连接杆4也可以采用合适的方式孔径固定到中心杆1上。
由此，在滑套2、第一连接杆3、第二连接杆4的重力作用下，克服滑套2和中心杆1之间的阻力，使得滑套2具有自由向下运动的趋势，并由此使得第一连接杆3和第二连接杆4向外张开，两杆之间的铰接点具有向外运动的趋势。
结合图示，由于锚孔通常较深，在中心杆1连接有第一拉绳5，滑套2连接有第二拉绳6，第一拉绳5控制中心杆1的下降深度，如此，当中心杆1能被由第一拉绳5垂掉进入扩径锚孔内，从缩孔段移动至扩孔段的过程中，滑套2和中心杆1发生相对移动，通过第二拉绳6和第一拉绳5的相对滑动即可获知相对的移动量，也就是可获得从缩孔段进入扩孔段的时候，菱形结构的垂直方向的对角线(即沿着扩径锚孔中心轴线方向)的位移量。
可选的，结合图示，第一拉绳5设有第一标记点51，第二拉绳6上设有第二标记点61。其中，第一标记点51和第二标记点61的位置应处于孔口以上，如此，当第一标记点51和第二标记点61发生相对位移时，能被操作人员所观察到，再通过测量工具即可测量出两点的偏移量。
在另外的实施例中，结合图5所示，第一拉绳5或第二拉绳6中的其中一者设有标记区，不带有标记区的另一个拉绳设有标记点。例如第一拉绳5设有第一标记点51，第二拉绳6设有标记区62，当第一拉绳5或第二拉绳6发生相对滑动时，能被操作人员所观察到，再通过长度测量工具即可测量出两点的偏移量。
应当理解，结合图示1A、1B所示，整个扩径锚孔孔径测量装置进入孔口内进行测量过程中，当测量装置位于缩孔段(内径较小)内时，在滑套2、第一连接杆3、第二连接杆4的重力作用下，第一连接杆3、第二连接杆4的铰接点(即等效的连接点)具有抵接至缩孔段的内壁的趋势，并收到缩孔段的内壁的约束。当下落至扩孔段后，第一连接杆3、第二连接杆4进一步张开，使得其铰接点进一步扩张位置至抵接至扩孔段的内壁。
在可选的实施例中，中心杆1和滑套2上均设有拉绳连接部件，用于将第一拉绳5固定到中心杆1上，将第二拉绳6固定到滑套2上。
在可选的实施例中，拉绳连接部件包括吊环或吊钩。例如，中心杆1的顶部设有第一吊环11，第一拉绳5可系在第一吊环11上，滑套2的顶部设有第二吊环21，第二拉绳6可系在第二吊环21上。如此，在施工中组装和连接十分方便。
进一步的，结合图1、2所示，第一连接杆3两端铰接点之间的间距L1等于第二连接杆4两端铰接点之间的间距L2。
基于第一实施例的扩孔段孔径测量计算原理
计算示例1
结合图1A、1B所示的示例中，滑套2以及第二铰接部8采用图1A和1B所示的实施例时，也即对应的第一连接杆3、第二连接杆4在铰接到滑套2上时候，在其两侧的铰接点关于滑套2呈中心对称设计，同时，对应的第一连接杆3、第二连接杆4在铰接到第二交接部8上时候，在其两侧的铰接点关于第二交接部8呈中心对称设计。
由此，我们将图1A和1B对应的状态下，分别进行等效示意。其中，图1A中测量装置位于缩孔段，对应等效至图2A和2B；图1B中测量装置位于扩孔段，对应等效至图2C和2D。
结合图1A、2A所示，测量装置位于缩孔段时，第一连接杆3与第二连接杆4连接杆的铰接点抵接至缩孔段的内壁，并受其约束。此时，两个第一连接杆3、两个第二连接杆4以及滑套2与第二铰接部8之间合围形成一中心对称的六边形，其六个顶点分别为：两个第一连接杆3与滑套2的两个铰接点P1和Q1，两个第二连接杆4与第二铰接部8的两个铰接点X1和Y1，位于中心杆1的其中一侧的第一连接杆3与第二连接杆4的铰接点R1以及位于中心杆1的另一侧的第一连接杆3与第二连接杆4的铰接点Z1，如图2B所示的六边形的等效示意。
在该示例中，以测量装置位于缩孔段内的状态作为测量的初始状态，结合图2B所示，将滑套2的中点位置分别定义为T1，滑套2的中点与第二铰接部8的中点的连线作为一个对称轴，其与另一个对称轴R1Z1垂直，其中O点为六边形的中心点。同时，在图2B中构造垂直的Q1S1辅助线以利于计算T1O的初始长度。
应当理解，P1Q1的长度为两个第一连接杆3与滑套2的两个铰接点之间的距离，可通过预先测量获得，由此可获得T1Q1的长度，T1Q1＝P1Q1/2。
R1Z1为缩孔段的孔径，可在井上通过检测孔径获得其尺寸，由此可获得OZ1，OZ1＝R1Z1/2。
在矩形OS1Q1T1中，OS1＝T1Q1，这可获得直角边S1Z1的长度，即S1Z1＝OZ1-OS1。
以直角三角形Q1S1Z1为例，斜边Q1Z1的长度为第一连接杆3的长度，可通过预先测量获得，由此，可通过勾股定理求得直角边Q1S1的长度，即可获得OT1的长度，即OT1＝Q1S1。
由此，可获得在初始状态下OT1的长度，其表征了在缩孔段范围内，滑块2的位置信息。
接下来，当测量装置下落到扩孔段时，由于扩孔段的孔径大于缩孔段的孔径，滑套2、第一连接杆3与第二连接杆4整体下滑，直到第一连接杆3与第二连接杆4的铰接点抵接到扩孔段的内壁，受其约束。此时，结合图2B和图3A所示，第一连接杆3与第二连接杆4在中心杆1两侧的铰接点分别抵接到扩孔段的内壁，两个第一连接杆3、两个第二连接杆4以及滑套2与第二铰接部8之间合围形成一中心对称的六边形，但在该变换后的六边形中，中心点O’发生了位置变化，结合图1A和1B所示，通过两个拉绳的读数或者测量拉绳的位移量而获得相对偏移数据a，即为六边形的中心点的偏移量OO’，OO’＝a。
结合图示，在变换状态下的六边形的顶点的定义与变换前的顶点定义一致。
同样地，在图2D所示的示例中，构造垂直的Q2S2辅助线以利于计算Z2O’的最终长度，并据此计算得到R2Z2，即扩孔段的孔径。
结合图2D所示，在直角三角形Q2S2Z2中，斜边Q2Z2的长度为第一连接杆3的长度，可通过预先测量获得。
直角边Q2S2的长度与T2O’的长度相同。其中，T2O’的长度锁孔段的长度与偏移量OO’(即偏移数据a)的差值，因此Q2S2＝T2O’＝OT1-OO’。
由此，在直角三角形Q2S2Z2中，可根据勾股定理，求得另一个直角边S2Z2的长度。
同样地，P2Q2的长度为两个第一连接杆3与滑套2的两个铰接点之间的距离，可通过预先测量获得，由此可获得T2Q2的长度，T2Q2＝P2Q2/2。而结合附图2D所示，在矩形T2Q2S2O’中，T2Q2＝S2O’。
由此，可获得在扩孔段的孔径R2Z2，结合图2D，R2Z2＝2(S2Z2+S2O’)。
由此，结合附图1A和1B所示的示例中，在测量读出测量装置从锁孔段到扩孔段的过程中的相对偏移量，即前述的偏移数据，即可通过前述的后续计算过程来计算得到扩孔段的孔径尺寸。
计算示例2
在另一个实施例中，结合图3所示的等效示意图，其中当滑套2以及第二铰接部8设计的足够小时，可将其等效为一个点，即可将图1A、1B中对应滑套2以及第二交接部8等效为一个铰接的点，则通过该两个位于中心杆1上对应的铰接点，以及第一连接杆3与第二连接杆4的两个铰接点，使得两个第一连接杆3与两个第二连接杆4之间构成菱形结构。应当理解，菱形形状的对角线始终垂直，其中一个对角线与中心杆1的至少一部分是重合的。
结合图1A以及图4A、4B所示，当测量装置位于缩孔段时，如图4A所示的第一连接杆3与第二连接杆4在中心杆1两侧的铰接点分别抵接到缩孔段的内壁，两个第一连接杆3与两个第二连接杆4之间所合围形成菱形形状具有第一状态，其四个顶点分别是：滑套2与中心杆1的连接点A1(第一连接杆3的第一端铰接至滑套2)、第二连接杆4的第二端与中心杆1的连接点B1、位于中心杆1的其中一侧的第一连接杆3与第二连接杆4的铰接点C1以及位于中心杆1的另一侧的第一连接杆3与第二连接杆4的铰接点D1。
在本发明的实施例中，以测量装置位于缩孔段内的状态作为测量的初始状态，结合图4B所示，将前述菱形形状的第一状态进行等效示意，菱形A1C1B1D1的两个对角线A1B1、C1D1相互垂直，对角线A1B1和C1D1的交点O1为菱形的中心，由对角线A1B1和C1D1分割形成三角形均为直角三角形。
以直角三角形A1D1O1为例，其直角边为A1O1和D1O1，斜边为A1D1。
其中A1D1为第一连接杆3的长度，为已知量。
直角边D1O1＝C1D1/2；对角线C1D1为缩孔段的孔径，可通过在地上表面测量获得。
由此，在直角三角形A1D1O1内，根据勾股定理A1O1 2+D1O12＝A1D1 2，可求得另一个直角边A1O1，其表征了测量装置在缩孔段内时，滑套2在中心杆上的位置信息。
结合图4C所示，当测量装置位于扩孔段时，由于扩孔段的孔径大于缩孔段的孔径，滑套2、第一连接杆3与第二连接杆4整体下滑，直到第一连接杆3与第二连接杆4的铰接点抵接到扩孔段的内壁，受其约束。此时，结合图1B和图4C所示，第一连接杆3与第二连接杆4在中心杆1两侧的铰接点分别抵接到扩孔段的内壁，两个第一连接杆3与两个第二连接杆4之间所合围形成菱形形状具有第二状态。
结合图4A、4C所示，在扩孔段内，在第二状态下，所形成菱形形状的中心点O2发生了上移，因此结合图4A和4C以及图1A和图1B所示，通过两个拉绳的读数或者测量拉绳的位移量而获得相对偏移数据a，即为第一状态至第二状态的变化状态下，菱形的中心点的偏移量O1O2。结合图示，在第二状态下的菱形的顶点的定义与第一状态下的一致。
结合图4D所示，对角线A2B2和C2D2分割形成三角形均为直角三角形。
以直角三角形A2D2O2为例，其直角边为A2O2和D2O2，斜边为A2D2。
其中A2D2为第一连接杆3的长度，为已知量。
直角边A2O2＝A2O1-偏移量O1O2。
由此，在直角三角形A2D2O2内，根据勾股定理A2O2 2+D2O2 2＝A2D22，可求得另一个直角边斜边D2O2。
结合图4D，在直角三角形ADO2内，此时菱形的形状经过变换后，对角线C2D2代表扩孔段的孔径，D2O2＝C2D2/2，由此可获得扩孔段的孔径，即2D2O2，由此，基于上述计算过程可获得扩径锚孔的扩孔段的孔径。
基于第一实施例的扩径锚孔的孔径测量方法
结合图1A、1B所示，基于本发明实施例的扩径锚孔孔径测量装置，在放入扩径锚孔之前，可通过手持方式，例如拉紧两个拉绳使得其保持收缩状态，第一连接杆和第二连接杆收缩起来，然后可以缓慢放到扩径锚孔的缩孔段内，释放第二拉绳，使得两组连接杆打开，滑块2下滑，可读出或者记录其第一拉绳上的读数或者位置标记；
然后可缓慢继续下放测量装置，为了使得测量装置不受缩孔段内壁的摩擦力影响，可继续稍微拉紧第二拉绳并缓慢地下放，第一连接杆3和第二连接杆4的铰接点脱离缩孔段的内壁，并使测量装置缓缓的由缩孔段移动至扩孔段，当到达扩孔段后，松开第二拉绳，滑块2进一步下滑，第一连接杆3和第二连接杆4相对折叠直至两杆的铰接点处抵触孔壁，在从缩孔段到扩孔段的变化过程中，滑套2相对于中心杆1发生滑动。
其中，可在地面上的孔口处测量出缩孔段的孔径。
当测量装置从缩孔段进入到扩孔段，第二拉绳6相对于第一拉绳5发生移动，其中相对移动量可被第一标记点51和第二标记点61所表达，并能被测量出，记为相对偏移数据a。
如前述的，扩径锚孔的缩孔段的孔径可被从孔口表面孔径测量出，记为D1。
由此，基于已知的第一连接杆3的长度尺寸以及前述滑块2、第二铰接部8的尺寸，通过上述计算示例，例如基于等效的菱形或者六边形的计算过程可计算出扩孔段的孔径D2。
应当理解，在本发明的测量装置的使用过程中，可线下计算的方式进行孔径的计算。
在另外的实施例中，还可以通过计算机系统来实现前述的后续计算过程，例如，将上述计算过程通过编辑成预定的程序，以可执行代码的形式固化在计算机系统的存储器内，通过处理器执行代码来完成后续计算过程。
在可选的实施例中，这样的计算机系统还具有输入输出接口界面，例如键盘、鼠标、显示器等，键盘、鼠标作为输入设备，用于供操作人员输入数据或者控制指令，而显示器作为视觉表征设备，用于向操作人员提供输入数据、计算过程和/或计算结果的可视表达。
前述的计算机系统，可以采用基于ARM的嵌入式计算机系统、桌上型计算机系统、膝上型计算机系统或者手持式移动式计算机系统(手持式智能终端、智能移动通信终端等)时实现。
在计算执行过程中，可通过操作人员输入前述的偏移数据以及第一连接杆、滑块等作为已知量的数据。
当测量完毕后，将第二拉绳6向上提拉，使第一连接杆3和第二连接杆4达到竖直状态，然后向上提拉第一拉绳5和第二拉绳6即可将装置提出至孔口。
在可选的实施例中，第一拉绳5和第二拉绳6设有标记区，标记区具有刻度，如此，当两绳发生相对位移时，则可以读出两绳之间的偏移量。
在另外的实施例中，结合图5所示，第一拉绳5或第二拉绳6中的其中一者设有标记区，不带有标记区的另一个拉绳设有标记点。例如第一拉绳5设有第一标记点51，第二拉绳6设有标记区62，当第一拉绳5或第二拉绳6发生相对滑动时，能被操作人员所观察到，再通过长度测量工具即可测量出两点的偏移量。
通过上述测量的计算原理可见，本发明提出的测量装置在使用过程中，其关键是在于获得在缩孔段和扩孔段的竖直方向的偏移量，由此可通过后续的计算获得扩孔段的孔径。
第二实施例的扩径锚孔孔径测量装置
在本发明第二实施例的扩径锚孔孔径测量装置中，与第一实施例相同的部分采用相同的标号和名称，其作用与第一实施例中对应的部件是相同的，或者至少包含其在第一实施例中的功能/作用。
与第一实施例所不同的是，在第二实施例中设计有
用于自动、连续检测扩孔段的孔径的组件以及基于连续检测的结果而判断孔径均匀性的组件，从而实现扩孔段的质量检测与判别。
结合图6所示，本发明第二实施例的扩径锚孔孔径测量装置，主要包括中心杆1、滑套2、第一连接杆3、第二连接杆4、第一拉绳5、第二拉绳6和测量部件7。
结合第一实施例的设计，由于锚孔通常较深，在中心杆1连接的第一拉绳5，滑套2连接有第二拉绳6，在整个装置下落到锚孔内，从缩孔段到扩孔段的过程中，滑套2和中心杆1发生相对移动，第二拉绳6相对于第一拉绳5发生移动，通过第二拉绳6和第一拉绳5的相对滑动可获知相对的移动量，即基于两个拉绳的读数或者测量拉绳的位移量而获得相对偏移数据，结合可从地面直接测量到的缩孔段的井口位置的直径，即可获得从井口位置朝向扩径锚孔内延伸的任意位置的孔径，包括缩孔段以及扩孔段的孔径。
在本发明的第二实施例中，在测量过程中，可将测量装置连续匀速地下放到扩径锚孔内，并且从缩孔段缓慢下放到扩孔段，在此过程中，基于从井口测量的直径以及在下放过程中任意高度位置发生孔径变化而获得的前述两个拉绳的偏移数据，可得到孔径的尺寸，从而实现孔径的检测。
结合附图6所示，测量部件7用以控制第一拉绳5的下方速度以及检测二者之间的位移差的变化，即控制检测装置在扩径锚孔内下降的速度，以及检测第二拉绳6和第一拉绳5之间的位移差的变化，并基于位移差的变化来检测扩径锚孔的孔径及其均匀性，判断扩径锚孔的质量。
可选的，测量部件7还包括第一滚轮72和第二滚轮73，第一拉绳5围绕第一滚轮72而连接至中心杆1，使第一拉绳5的移动速度等于第一滚轮72的线速度。第二拉绳6围绕第二滚轮73而连接至滑套2，使第二拉绳6的移动速度等于第二滚轮73的线速度。
第一滚轮72和第二滚轮73可采用V型槽滚轮或者U型槽滚轮。
测量部件7还包括用于检测第一滚轮72和第二滚轮73的转速的检测元件，例如高精密高分辨率的转速传感器，或者编码器。
在上述的实施例中，第一滚轮72连接至驱动部件74，通过驱动部件控制第一滚轮72的转速。
在可选的实施例中，驱动部件74为电机，尤其采用步进电机，由一控制器控制其转动，并通过传动机构控制第一滚轮72以设定的目标转速转动，从而控制中心杆1以预定的速度下沉到扩径锚孔内。
由于第一拉绳5起到吊拉整个检测装置的作用，如此，装置在扩径锚孔内的下降速度与第一拉绳5的速度有关，即控制第一拉绳5的速度，就能控制装置在锚孔内的下降高度。
下降高度H＝第一拉绳5的速度V1*t，t为下降时间。
与此同时，第二拉绳6处于被动状态，随着滑套2下降而下降。在缩孔段和扩孔段，第一连接杆3与第二连接杆4的铰接点受到其自身的重力作用，均保持向外扩展的趋势，抵接到扩径锚孔的内壁。因此，在本发明的实施例中，如果扩径锚孔的孔壁，也即其孔径是均匀的、一致的，即理想状态下，则在缩孔段范围内，滑套2和中心杆1之间保持相对确定。同理，在扩孔段，滑套2和中心杆1之间保持相对确定。因此，第二拉绳6保持与第一拉绳5的相同的速度移动。
而如果锚孔的孔壁直径发生变化时，不论在缩孔段还是扩孔段，滑套2与中心杆1之间发生相对位移，第二拉绳6的速度会发生变化。例如，在缩孔段内发生孔径直径的波动时，第二拉绳6的速度会发生变化，由此可检测出缩孔段孔径直径的波动情况，记录波动的波形，可表示其随时间变化的频率和幅度情况，即直径变化的大小趋势以及随着深度变化而波动的趋势。同理，在扩孔段内发生孔径直径的波动时，可通过同样的方式进行检测和表征。
结合图7A和7B所示的示例表示可扩径锚孔发生孔径变化时的示例。结合图7A所示，当锚孔的孔壁直径增大时，滑套2会相对于中心杆1下滑，在此过程中，第二拉绳6相对于第一拉绳5的速度会增加；结合图7B所示，当锚孔的孔壁直径减小时，滑套2会相对于中心杆1上升，在此过程中，第二拉绳6相对于第一拉绳5的速度会下降。
如此，在所述测量部件7中设置基于速度差进行扩径锚孔质量判断的质量判断装置，例如微处理器组件，用于基于第一拉绳和第二拉绳的速度差，判断扩径锚孔质量。
作为可选的实施例，质量判断装置被设置按照下述方式工作：由于通过匀速缓慢的下方第一拉绳5，其速度值作为参考基准，通过检测第二拉绳6和第一拉绳5的速度差，即曲线的波动情况，可获得在任意一个高度位置下，如果发生孔径变化而导致的速度差。应当理解，波动包含2方面，其一是波动的幅度，即速度差的大小，其二是是波动发生的程度，例如累积发生的次数、连续发生或者离散分布。由于两个滑轮的尺寸相同并且第一拉绳的速度恒定，因而基于在缩孔段或者扩孔段的速度差，我们可判断扩径锚孔的质量。
在其中一个实施例中，我们通过测试和研究发现，当在任意一段(缩孔段或者扩孔段范围内)，如果第一拉绳与第二拉绳的速度差大于K1V1并且持续时间Δt大于等于预定时间周期时，发生的波动较大，则累积产生的孔径误差足以引起灌注量发生较大的偏差，由此判定扩径锚孔质量不合格，舍弃使用。
由此，在所述质量判断装置中，设置成：响应于任意一段(缩孔段或者扩孔段范围内)，如果第一拉绳与第二拉绳的速度差大于K1V1并且持续时间Δt大于等于预定时间周期时，发生的波动较大，则累积产生的孔径误差足以引起灌注量发生较大的偏差，由此判定扩径锚孔质量不合格，舍弃使用。
其中，对于缩孔段孔径为180-200mm，扩孔段孔径为500-900mm的扩径锚孔来说，前述第一允许系数K1取值为20％，预定时间周期的取值大于等于3s。
在本发明的示例中，预定时间周期设定为3s。
在另一些实施例中，我们通过测试和研究发现，当在任意一段(缩孔段或者扩孔段)范围，如果第一拉绳与第二拉绳的速度差大于K2V1并且累积多次发生的，尤其是累积超过允许的预设次数N以上的，则累积产生的孔径误差足以引起灌注量发生较大的偏差，由此判定扩径锚孔质量不合格，舍弃使用。
由此，在所述质量判断装置中，设置成：响应于任意一段(缩孔段或者扩孔段)范围，如果第一拉绳与第二拉绳的速度差大于K2V1并且累积多次发生的，尤其是累积超过允许的预设次数N以上的，则累积产生的孔径误差足以引起灌注量发生较大的偏差，由此判定扩径锚孔质量不合格，舍弃使用。
其中，对于缩孔段孔径为180-200mm，扩孔段孔径为500-900mm的扩径锚孔来说，前述第二允许系数K2取值为10％，允许的预设次数N的取值大于等于10，即在速度偏差大于10％的情况累积出现10次数以上的，表明处于不确定的原因(例如钻机、钻具损耗、地下底层结构、地下环境等原因)在该位置的钻孔发生较大的偏差，其累积产生的孔径误差可能会引起灌注量发生较大的偏差。
结合图8所示，我们通过实际检测发现，由于地层浅表的钻孔相对比较稳定，而在地表以下较深处的扩孔段部分，发生孔径波动的情况比较多，因此在本发明的实施例中，由于主要目的是获得扩孔段的直径数据，可以基于已知的缩孔段100和扩孔段200的深度(根据施工工艺确定)，本发明优选地对测量装置下沉时速度的控制策略为：
为了缩短装置下降的时间，控制第一拉绳5在缩孔段100以较快的第一速度匀速下降，直至快达到扩孔段200的深度后，控制第一拉绳5在扩孔段200以较慢的第二速度均速下降。在扩孔段200内，第二拉绳6速度高于第一拉绳5的部分代表孔径的增大，第二拉绳速度小于第一拉绳5的部分代表孔径的减小。
在本发明的另一个实施例中，还可以基于前述第一实施例的孔径计算原理而连续检测和计算任意深度下的孔径尺寸。
由前述第一实施例的孔径的计算原理，以在孔口测量获得的尺寸为孔径的初始尺寸。当在连续下沉检测过程中，可基于沿着扩径锚孔的深度方向的两个拉绳的偏移数据，结合作为已知量的第一连接杆尺寸、滑块、第二铰接部的尺寸，计算出扩径锚孔内任意一个高度位置的孔径尺寸。在可选的实施例中，可在地面上设计读取第一拉绳和第二拉绳上的读数的装置，例如基于计算机系统视觉识别实现实时读取，与第一滚轮72的驱动部件(电机)联动控制。在另外的实施例中，还可以在第一拉绳和第二拉绳上设计直线式光栅尺，通过光栅尺读取尺寸。
应当理解，在该实施例中，以在孔口测量获得的尺寸为孔径的初始尺寸，当在下沉过程中，以扩孔段发生的第一个孔径变化/波动为例，则此时滑块2会发生位置变化，由此引起上述两个拉绳相对位置，可获得两个拉绳的偏移数据，并前述计算示例，例如基于等效的菱形或者六边形(均为轴对称图形)，而计算出该位置的孔径尺寸(相对于初始尺寸来说，会发生变化)，我们称之为第一变化的孔径，在该位置的下降深度，可基于下降时间与第一拉绳的速度而获得。
那么在接下来的检测过程中，则以第一变化的孔径作为基础，当再次发生孔径变化/波动时，由于第一连接杆尺寸、滑块、第二铰接部的尺寸均为固定值，而结合再次发生波动的两个拉绳的偏移数据，即可再次计算出第二次发生孔径变化/波动的孔径。
依此类推，可以检测出扩径锚孔的深度方向的任意高度下的孔径尺寸。应当理解，在任意两个计算的孔径尺寸之间的持续时间内(即高度范围内)，其孔径以上一个计算的孔径为准。
由此，我们可以时间序列(或者单位高度)为横坐标，确定扩径锚孔的孔径的变化曲线图。
在一个实施例中，基于孔径的变化曲线，我们以预设的缩孔段和扩孔段的预设孔径作为基础值，计算在缩孔段和扩孔段的范围，超过基础值部分的曲线累积面积，作为累积的总偏差量。
应当理解，在实际的检测过程中，实际发生孔径变小的偏差的可能性不大，通常都是孔径变大的误差。因此，在本发明的示例中，对于累积的总偏差量超过预设的总偏差量的锚孔，判定扩径锚孔质量不合格。其中，预设的总偏差量可基于扩径锚孔的设计孔径大小而预先设定。
应当理解，在本发明的第二实施例的测量装置的使用过程中，可线下计算的方式进行孔径的计算。
在另外的实施例中，还可以通过计算机系统来实现前述的后续计算过程，例如，将上述计算过程通过编辑成预定的程序，以可执行代码的形式固化在计算机系统的存储器内，通过处理器执行代码来完成后续计算过程。
在可选的实施例中，这样的计算机系统还具有输入输出接口界面，例如键盘、鼠标、显示器等，键盘、鼠标作为输入设备，用于供操作人员输入数据或者控制指令，而显示器作为视觉表征设备，用于向操作人员提供输入数据、计算过程和/或计算结果的可视表达。
前述的计算机系统，可以采用基于ARM的嵌入式计算机系统、桌上型计算机系统、膝上型计算机系统或者手持式移动式计算机系统(手持式智能终端、智能移动通信终端等)时实现。
在计算执行过程中，可通过操作人员输入前述的偏移数据以及第一连接杆、滑块等作为已知量的数据。
在本发明的实施例中，第一拉绳5和第二拉绳6位于井口以上的部分的末端均连接有储能部件，用于保持第一拉绳5和第二拉绳6以恒定的预紧拉力F预，使得其保持张紧绷直的趋势。应当理解，前述的预紧拉力F预不宜过大。在本发明的实施例中，预紧拉力F预应控制在略小于滑套2、第一连接杆3和第二连接杆4的重力在第二拉绳上的分力F。
其中，预紧拉力F预＝(90-95％)*F。
优选地，前述的储能部件被设置为提供预紧力的自动回收式卷线器，可将对应的拉绳保持拉回绷直的趋势。例如，在本发明的实施例中，自动回收式卷线器包括第一自动回收式卷线器76和第二自动回收式卷线器78。第一自动回收式卷线器76与第一拉绳5配套设置，第一拉绳5的末端卷绕连接至第一自动回收式卷线器内，由第一自动回收式卷线器提供第一拉绳5收回的预紧力。第二自动回收式卷线器78与第二拉绳6配套设置，第二拉绳6的末端卷绕连接至第二自动回收式卷线器78内，由第二自动回收式卷线器78提供第二拉绳6收回的预紧力。
应当理解，在具体实施例中，第一拉绳5和第二拉绳6足够长，并且在地面以上可被操作人员观察到或者被读数/被视觉识别的部分设置有刻度值和/或标记线。
可选的，结合图示，测量部件7被设置成盒状，具有一个外壳71，在外壳71上设有第一穿绳孔701和第二穿绳孔702，第一穿绳孔701的路径位于第一滚轮72的外侧，第二穿绳孔702的路径位于第二滚轮73的外侧。
如此，当第一拉绳5穿过第一穿绳孔701，第一拉绳5和第一滚轮72之间形成紧接触，使第一拉绳5与第一滚轮72连接并且不打滑，同理，第二拉绳6穿过第二穿绳孔702，第二拉绳6和第二滚轮73之间形成紧接触，使第二拉绳702与第二滚轮73不打滑。
可选的，外壳71在对应第一穿绳孔701和第二穿绳孔702的位置设置可打开的翻盖，便于将绳子放入到穿绳孔。
优选的，第一滚轮72和第二滚轮73直径相同。如此，便于对转速和拉绳位移量的计算。
基于第二实施例的扩径锚孔的孔径测量方法
结合图6、7、8所示的示例中，扩径锚孔的孔径测量方法，包括以下步骤：
步骤1、将第一拉绳5第一端连接到中心杆1，并使第一拉绳5的一段绕过第一滚轮72，将第二拉绳6第一端连接到滑套2，并使第二拉绳6的一段连接第二滚轮73；
可选的，第一拉绳5系到中心杆1顶部的第一吊环11上，第一拉绳5的一段装入上述技术方案中所述的第一穿绳孔701，第二拉绳系到滑套2上的第二吊环21上，第二拉绳6的一段装入上述技术方案中所述的第二穿绳孔702，如此，第一拉绳5和第一滚轮72建立连接，第二拉绳6和第二滚轮73建立连接。
步骤2、将中心杆1、第一连接杆3、第二连接杆4、滑套2置入锚孔，并通过调整第一滚轮72的转速控制测量装置在锚孔内下降的速度；
可选的，通过电机驱动第一滚轮，进而控制第一拉绳以设定的恒定速度下降。
步骤3、在下降过程中，通过检测第一拉绳与第二拉绳的速度差以判定扩径锚孔的质量。
在其中的一些实施例中，在前述步骤3中，基于以下方式之一判定锚孔质量：
(1)当在任意一段(缩孔段或者扩孔段范围内)，如果第一拉绳与第二拉绳的速度差大于K1V1并且持续时间Δt大于等于预定时间周期时，发生的波动较大，则累积产生的孔径误差足以引起灌注量发生较大的偏差，由此判定扩径锚孔质量不合格，舍弃使用；
(2)当在任意一段(缩孔段或者扩孔段)范围，如果第一拉绳与第二拉绳的速度差大于K2V1并且累积多次发生的，尤其是累积超过允许的预设次数N以上的，则累积产生的孔径误差足以引起灌注量发生较大的偏差，由此判定扩径锚孔质量不合格，舍弃使用。
在前述第1种方式中，对于缩孔段孔径为180-200mm，扩孔段孔径为500-900mm的扩径锚孔来说，前述第一允许系数K1取值为20％，预定时间周期的取值大于等于3s。
在本发明的示例中，预定时间周期设定为3s。
在前述第2种方式中，对于缩孔段孔径为180-200mm，扩孔段孔径为500-900mm的扩径锚孔来说，前述第二允许系数K2取值为10％，允许的预设次数N的取值大于等于10，即在速度偏差大于10％的情况累积出现10次数以上的，表明处于不确定的原因(例如钻机、钻具损耗、地下底层结构、地下环境等原因)在该位置的钻孔发生较大的偏差，其累积产生的孔径误差可能会引起灌注量发生较大的偏差。
在另外的实施例中，在前述步骤3中，基于以下方式判定锚孔质量：
以在孔口测量获得的尺寸为扩径锚孔的孔径的初始尺寸，在下沉过程中，基于两个拉绳的偏移数据，结合第一连接杆尺寸、滑块、第二铰接部的尺寸，获得在扩径锚孔的深度方向的任意高度下的孔径尺寸；
以时间序列为横坐标，确定扩径锚孔的孔径的变化曲线图；
基于孔径的变化曲线，以预设的缩孔段和扩孔段的预设孔径作为基础值，例如可基于施工工艺获取基础值，由此计算在缩孔段和扩孔段的范围，超过基础值部分的曲线累积面积，作为累积的总偏差量；
对于累积的总偏差量超过预设的总偏差量的扩径锚孔，判定扩径锚孔质量不合格。其中，预设的总偏差量可基于扩径锚孔的设计孔径大小而预先设定。
在可选的实施例中，在步骤2中，装置在锚孔内下降的速度可分段使用不同的速度，例如缩孔段，可较快的速度下降，而扩孔段，则需要通过比缩孔段更慢的速度下降，进行精准的检测。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (16)
1.一种扩径锚孔孔径测量装置，其特征在于，包括：
中心杆(1)；
滑套(2)，套设在所述中心杆(1)的外壁；
多个第一连接杆(3)，呈中心对称地绕所述中心杆(1)的轴线分布，每个第一连接杆(3)的第一端和铰接至所述滑套(2)；
多个第二连接杆(4)，与第一连接杆(3)等长，每个第二连接杆(4)的第一端铰接至对应一侧的第一连接杆(3)的第二端，第二连接杆(4)的第二端铰接至中心杆(1)上；
其中，所述中心杆(1)连接有第一拉绳(5)，所述滑套(2)连接有第二拉绳(6)，所述中心杆(1)被由所述第一拉绳垂掉至扩径锚孔内，所述中心杆(1)在所述扩径锚孔内从缩孔段下落至扩孔段时，所述第一拉绳(5)与第二拉绳(6)发生相对位移并确定二者之间的偏移数据；
计算机系统，基于上述偏移数据以及从扩径锚孔进口处获得的缩孔段的孔径，获得扩孔段的孔径。
2.根据权利要求1所述的扩径锚孔孔径测量装置，其特征在于，所述第一拉绳(5)设有第一标记点(51)，所述第二拉绳(6)上设有第二标记点(61)。
3.根据权利要求1所述的扩径锚孔孔径测量装置，其特征在于，所述第一拉绳(5)和第二拉绳(6)设有标记区，所述标记区具有刻度。
4.根据权利要求1所述的扩径锚孔孔径测量装置，其特征在于，所述第一拉绳(5)或第二拉绳(6)设有标记区，其中不带有标记区的其中一者设有标记点。
5.根据权利要求1所述的扩径锚孔孔径测量装置，其特征在于，所述中心杆(1)和滑套(2)上分别设有拉绳连接部件。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的扩径锚孔孔径测量装置，其特征在于，所述滑套(2)的两侧设置有第一铰接部，用于与第一连接杆(3)的铰接连接。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的扩径锚孔孔径测量装置，其特征在于，所述中心杆(1)的底部设置有第二铰接部，用于第二连接杆(4)的铰接连接。
8.根据权利要求1-5中任意一项所述的扩径锚孔孔径测量装置，其特征在于，所述滑套(2)与第一连接杆(3)的两侧铰接点之间的间距L1，所述第二连接杆(4)与中心杆(1)的两侧铰接点之间的间距L2，其中L1＝L2。
9.一种基于权利要求1-8中任意一项所述的扩径锚孔孔径测量装置的扩径锚孔孔径测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、扩径锚孔孔径测量装在放入扩径锚孔之前，拉紧第一拉绳和第二拉绳使得其保持收缩状态，即第一连接杆和第二连接杆收缩起来；然后可以缓慢放到扩径锚孔的缩孔段内，释放第二拉绳，使得第一连接杆和第二连接杆打开，滑块下滑，读出或者记录其第一拉绳上的读数或者位置标记；
步骤2、缓慢继续下放扩径锚孔孔径测量，在下发过程中，稍微拉紧第二拉绳使得第一连接杆和第二连接杆的铰接点脱离缩孔段的内壁，缓慢地下放，并使测量装置由缩孔段移动至扩孔段，当到达扩孔段后，松开第二拉绳，滑块进一步下滑，第一连接杆和第二连接杆相对折叠直至第一连接杆和第二连接杆的铰接点处抵触孔壁，其中在从缩孔段到扩孔段的变化过程中，滑套相对于中心杆发生滑动；
步骤3、获取测量装置从缩孔段进入到扩孔段，第二拉绳相对于第一拉绳发生移动而产生的相对移动量，记为相对偏移数据；
步骤4、基于第一连接杆以及滑块、第二铰接部的尺寸，结合从孔口表面孔径而测量出扩径锚孔的缩孔段的孔径D1，基于等效的菱形或者六边形而获得扩孔段的孔径D2。
10.一种扩径锚孔孔径的连续测量装置，其特征在于，包括：
中心杆(1)；
滑套(2)，套设在所述中心杆(1)的外壁；
多个第一连接杆(3)，呈中心对称地绕所述中心杆(1)的轴线分布，每个第一连接杆(3)的第一端和铰接至所述滑套(2)；
多个第二连接杆(4)，与第一连接杆(3)等长，每个第二连接杆(4)的第一端铰接至对应一侧的第一连接杆(3)的第二端，第二连接杆(4)的第二端铰接至中心杆(1)上；
第一拉绳(5)，连接至所述中心杆(1)；
第二拉绳(6)，连接至所述滑套(2)；其中，所述中心杆(1)被由所述第一拉绳(5)垂掉至扩径锚孔内，所述中心杆(1)在所述扩径锚孔内从缩孔段下落至扩孔段时，所述第一拉绳(5)与第二拉绳(6)发生相对位移并可确定二者之间的偏移数据；
测量部件(7)，包括第一滚轮(72)、第二滚轮(73)以及用于检测第一滚轮(72)和第二滚轮(73)的转速的传感器，第一拉绳(5)围绕第一滚轮(72)而连接至中心杆(1)，使第一拉绳(5)的移动速度等于第一滚轮(72)的线速度；第二拉绳(6)围绕第二滚轮(73)而连接至滑套(2)，使第二拉绳(6)的移动速度等于第二滚轮(73)的线速度；所述第一滚轮(72)设置有用于驱动其以预设的恒定转速转动的驱动部件；
测量部件(7)还包括质量判断装置，所述质量判断装置用于基于第一拉绳和第二拉绳的速度差，判断扩径锚孔质量；
计算机系统，用于基于扩径锚孔的地表进口处测量获得的孔径的初始尺寸以及在缩孔段和扩孔段发生的孔径变化而引起的两个拉绳在扩径锚孔的深度方向相对位移偏差，计算出扩径锚孔的深度方向的任意高度下的孔径尺寸。
11.根据权利要求10所述的扩径锚孔孔径的连续测量装置，其特征在于，所述第一拉绳(5)和第二拉绳(6)位于井口以上的部分的末端均连接有储能部件，用于保持第一拉绳5和第二拉绳6以恒定的预紧拉力F预，使得其保持张紧绷直的趋势。
12.根据权利要求11所述的扩径锚孔孔径的连续测量装置，其特征在于，所述预紧拉力F预控制在略小于滑套(2)、第一连接杆(3)和第二连接杆(4)的重力在第二拉绳(6)的分力F，其中：
其中，预紧拉力F预＝(90-95％)*F。
13.根据权利要求11或12所述的扩径锚孔孔径的连续测量装置，其特征在于，所述连续测量装置还包括第一自动回收式卷线器(76)和自动回收式卷线器78，第一自动回收式卷线器(76)与第一拉绳(5)配套设置，第一拉绳(5)的末端卷绕连接至第一自动回收式卷线器(76)内部，由第一自动回收式卷线器(76)提供第一拉绳(5)收回的预紧力；第二自动回收式卷线器(78)与第二拉绳(6)配套设置，第二拉绳(6)的末端卷绕连接至第二自动回收式卷线器(78)内部，由德尔自动回收式卷线器(78)提供第二拉绳(6)收回的预紧力。
14.根据权利要求10所述的扩径锚孔孔径的连续测量装置，其特征在于，所述质量判断装置被设置成基于以下方式之一判定锚孔质量：
(1)当在缩孔段或者扩孔段范围内，如果第一拉绳与第二拉绳的速度差大于K1V1并且持续时间Δt大于等于预定时间周期时，则判定扩径锚孔质量不合格，舍弃使用；
(2)当在缩孔段或者扩孔段范围内，如果第一拉绳与第二拉绳的速度差大于K2V1并且累积发生次数超过允许的预设次数N，则判定扩径锚孔质量不合格，舍弃使用。
15.根据权利要求10所述的扩径锚孔孔径的连续测量装置，其特征在于，所述质量判断装置被设置成基于以下方式之一判定锚孔质量：
基于获得的扩径锚孔的深度方向的任意高度下的孔径尺寸，以时间序列为横坐标，孔径尺寸为纵坐标，确定扩径锚孔的孔径的变化曲线；
基于扩径锚孔的孔径的变化曲线，以预设的缩孔段和扩孔段的预设孔径作为基础值，计算在缩孔段和扩孔段的范围，超过基础值部分的曲线累积面积，作为累积的总偏差量；
对于累积的总偏差量超过预设的总偏差量的扩径锚孔，判定扩径锚孔质量不合格。
16.根据权利要求15所述的扩径锚孔孔径的连续测量装置，其特征在于，所述预设的总偏差量可基于扩径锚孔的设计孔径大小而预先设定。
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