CN114754668B - 一种用于测量地层土体变形的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于测量地层土体变形的装置。装置包括：壳体，包括第一壳体、及与第一壳体间隔设置的第二壳体，第二壳体包括至少一个子壳体；传动杆，设置于壳体的中轴线上且具有多个安装位；多个测量机构，多个测量机构对应设置于多个安装位，包括呈中心对称设置的两个旋转刀片、用于带动旋转刀片转动的传动组件、用于固定旋转刀片的固定组件及弹力件；沿第一方向旋转传动杆时，旋转刀片能够在传动组件的作用下旋出安装位并旋入土体内部；在旋转刀片旋入土体内部并被固定后，测量机构会随着土体沉降或者隆起进行移动，并输出与移动的位移量对应的信号。本发明提供的装置可适应不同深度的探测孔且能测量不同深度的土体实时变形量。

Description

一种用于测量地层土体变形的装置

技术领域

本公开涉及地层土体变形测量技术领域，尤其涉及一种用于测量地层土体变形的装置。

背景技术

地层土体变形测量对于相关工程建设具有十分重要的意义，作为基础结构，地层的隆起或沉降等变形都会对地层上部的建筑物的安全性与稳定性产生重要影响，因此对于地层变形的测量工作显得尤为重要，包括建设前、建设中、建设后等全过程监测。在实际工程建设过程中，由于建设区域的不同，除了普通地层环境以外，往往会遭遇到许多的特殊地层条件，例如湿陷性地层等，往往需要采用有针对性的处治方案来保证相应地层条件能够达到工程建设对于地基强度等级的要求，但评价相应处治方法的经济性、有效性、合理性等均需要依赖于有效的地层土体变形测量数据，对比处治前后的数据变化，进而评价相关处治方法的合理性和有效性，因此合理有效地开展地层监测工作对于保证工程建设顺利实施具有显著的支撑作用。

现有技术主要是通过封装有传感器的测量杆来进行检测，仅能测量某一个深度的数据，具有测量效率低、测量成本高等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可适应不同深度的探测孔且能测量同一探测孔不同深度的土体实时变形量的装置，具有测量效率高、测量成本低等优点，以解决现有技术存在的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于测量地层土体变形的装置，包括：

壳体，所述壳体包括前端呈锥形的第一壳体、及与所述第一壳体间隔设置的第二壳体，所述第二壳体包括一个子壳体或N个间隔设置的子壳体，N为大于等于2的自然数；

传动杆，所述传动杆用于转向操作力传递，所述传动杆的一端穿过所述第二壳体并可转动的安装于所述第一壳体上，所述传动杆的另一端伸出所述第二壳体；所述传动杆设置于所述壳体的中轴线上且具有多个安装位，多个所述安装位分别位于所述第一壳体与所述第二壳体之间、及所述第二壳体远离所述第一壳体的一端或者位于所述第一壳体与所述第二壳体之间、相邻的两个子壳体之间及所述第二壳体远离所述第一壳体的一端；

多个测量机构，多个所述测量机构对应设置于多个所述安装位，所述测量机构包括呈中心对称设置的两个旋转刀片、用于带动所述旋转刀片转动的传动组件、用于在所述旋转刀片处于第一位置时固定所述旋转刀片的固定组件、及用于使所述旋转刀片从第一位置回到第二位置的弹力件；所述传动组件与所述传动杆连接，沿第一方向旋转所述传动杆时，所述旋转刀片能够在所述传动组件的作用下旋出所述安装位并旋入土体内部；

在所述旋转刀片旋入土体内部并被所述固定组件固定后，所述测量机构会随着土体沉降或者隆起沿所述传动杆的延伸方向移动，并输出与移动的位移量对应的信号。

在一种具体的实施方式中，所述传动组件包括具有上表面的底座、自所述底座的上表面向远离所述第一壳体方向延伸的两个对称设置的固定柱、设于所述底座上表面的中心齿轮、分设于所述中心齿轮两侧且与所述中心齿轮啮合连接的两个传动齿轮、以及一端与所述传动齿轮连接另一端与所述旋转刀片连接的连接线，所述中心齿轮套设于所述传动杆并能在所述传动杆的带动下进行转动，两个所述传动齿轮分别套设于两个所述固定柱；当沿第一方向转动所述传动杆，所述传动齿轮沿第二方向旋转收紧所述连接线使所述旋转刀片旋出所述安装位向第一位置转动，当沿第二方向转动所述传动杆，所述传动齿轮沿第一方向旋转松开所述连接线，并在所述弹力件的弹力作用下使旋转刀片旋出土体内部向第二位置转动，所述第一方向和所述第二方向为相反的方向。

在一种具体的实施方式中，所述传动杆为波纹管，所述测量机构还包括夹设于所述传动杆与所述中心齿轮之间且与所述中心齿轮固定连接的磁环，所述用于测量地层土体变形的装置还包括电子仓，所述电子仓用于接收所述磁环的位置的改变产生的电磁脉冲信号并转化为土体变形的数据输出。

在一种具体的实施方式中，所述底座包括交叉设置且位于同一平面的第一横梁和第二横梁，所述第一横梁的中间部分和所述第二横梁的中间部分重合形成重合部分，所述底座还包括贯穿所述重合部分形成的安装孔，所述传动杆穿过所述安装孔；所述中心齿轮和所述传动齿轮均设置于所述第一横梁远离所述第一壳体的一侧，所述弹性件的两端分别与所述旋转刀片和所述第一横梁连接。

在一种具体的实施方式中，所述固定组件包括与所述第一横梁间隔设置的电磁压片、一端抵接所述旋转刀片另一端与所述电磁压片连接的第一支撑柱、两端分别与所述电磁压片和所述第一横梁连接的第二支撑柱及复位弹簧，所述复位弹簧位于所述第一支撑柱和所述第二支撑柱之间；在所述旋转刀片处于第一位置时，所述电磁压片通电后通过所述第一支撑柱压紧所述旋转刀片。

在一种具体的实施方式中，所述旋转刀片设置于所述底座远离所述第一壳体的一侧，包括端部为尖形的第一端、与所述第一端相对设置的第二端、开设于所述第二端且位于所述第一支撑柱远离所述第一端一侧的第一限位槽和第二限位槽，所述第一限位槽位于所述第一支撑柱和所述第二限位槽之间，在所述旋转刀片处于第一位置时，所述复位弹簧收容于所述第一限位槽内且所述第二支撑柱收容于所述第二限位槽内，以限制所述旋转刀片继续转动，使第一位置成为极限位置。

在一种具体的实施方式中，所述壳体还包括两个关于所述传动杆对称设置的限位杆，所述底座还包括两个配合所述限位杆开设的两个限位孔，两个所述限位孔分设于所述第二横梁的两端，所述限位杆穿过所述第二壳体和所述限位孔与所述第一壳体固定连接。

在一种具体的实施方式中，所述旋转刀片还包括与所述限位杆匹配且位于中间位置的第三限位槽，在所述旋转动刀片处于第二位置时，所述限位杆位于所述第三限位槽内，以限制所述旋转刀片继续转动，使第二位置成为极限位置。

在一种具体的实施方式中，所述子壳体的数量与所述地层土体的深度正相关，所述子壳体与所述限位杆通过螺栓固定连接。

在一种具体的实施方式中，所述用于测量地层土体变形的装置还包括用于测量土壤湿度的湿度传感器，所述湿度传感器设置于所述旋转刀片。

本发明的有益效果至少包括：

在本公开实施例中，传动杆用于转向操作力传递，旋转所述传动杆能够带动所述传动组件旋转，进而带动与所述传动组件连接的旋转刀片转动，当沿第一方向旋转所述传动杆时，所述旋转刀片能够在所述传动组件的作用下旋出所述安装位并旋入土体内部，在所述旋转刀片旋入土体内部并被所述固定组件固定后，所述测量机构会随着土体沉降或者隆起沿所述传动杆的延伸方向移动，并输出与移动的位移量对应的信号；这样，通过实时监测不同安装位的所述测量机构的位移就能获取不同深度的土体变形数据，具有测量效率高的优点，同时，第二壳体的子壳体的数量是可变的，也就是说可以根据不同深度的探测孔选择安装不同数量的子壳体(探测孔的深度与子壳体的数量正相关，安装位的数量与子壳体的数量正相关)，同一装置能够应用于测量不同深度的地层土体变形数据，具有测量成本低的优点。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的用于测量地层土体变形的装置的立体结构示意图；

图2为图1所示的用于测量地层土体变形的装置一个角度的结构示意图；

图3为图1所示的用于测量地层土体变形的装置另一个角度的结构示意图；

图4为图1所示的用于测量地层土体变形的装置中的传动杆和测量机构连接的结构示意图；

图5为图1所示的用于测量地层土体变形的装置中的测量机构处于第二位置一个角度的结构示意图；

图6为图1所示的用于测量地层土体变形的装置中的测量机构处于第二位置另一个角度的结构示意图；

图7为图1所示的用于测量地层土体变形的装置中的测量机构处于第二位置和第一位置之间位置的结构示意图；

图8为1所示的用于测量地层土体变形的装置中的测量机构处于第一位置的结构示意图。

附图标记说明：

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

请结合参阅图1至图6，本发明提供了一种用于测量地层土体变形的装置100，包括：

壳体10，所述壳体10包括前端呈锥形的第一壳体11、及与所述第一壳体11间隔设置的第二壳体12，所述第二壳体12包括一个子壳体121或N个间隔设置的子壳体121， N为大于等于2的自然数；

传动杆20，所述传动杆20用于转向操作力传递，所述传动杆20的一端穿过所述第二壳体12并可转动的安装于所述第一壳体11上，所述传动杆20的另一端伸出所述第二壳体12；所述传动杆20设置于所述壳体10的中轴线上且具有多个安装位21，多个所述安装位21分别位于所述第一壳体11与所述第二壳体12之间、及所述第二壳体12远离所述第一壳体11的一端或者所述第一壳体11与所述第二壳体12之间、相邻的两个子壳体 121之间及所述第二壳体12远离所述第一壳体11的一端；

多个测量机构30，多个所述测量机构30对应设置于多个所述安装位21，所述测量机构30包括呈中心对称设置的两个旋转刀片31、用于带动所述旋转刀片31转动的传动组件32、用于在所述旋转刀片31处于第一位置时固定所述旋转刀片31的固定组件33、及用于使所述旋转刀片31从第一位置回到第二位置的弹力件34；所述传动组件32与所述传动杆20连接，沿第一方向旋转所述传动杆21时，所述旋转刀片31能够在所述传动组件32的作用下旋出所述安装位21并旋入土体内部；

在所述旋转刀片31旋入土体内部并被所述固定组件33固定后，所述测量机构30会随着土体沉降或者隆起沿所述传动杆20的延伸方向移动，并输出与移动的位移量对应的信号。

在本公开实施例中，传动杆用于转向操作力传递，旋转所述传动杆能够带动所述传动组件旋转，进而带动与所述传动组件连接的旋转刀片转动，当沿第一方向旋转所述传动杆时，所述旋转刀片能够在所述传动组件的作用下旋出所述安装位并旋入土体内部，在所述旋转刀片31旋入土体内部并被所述固定组件33固定后，所述测量机构30会随着土体沉降或者隆起沿所述传动杆20的延伸方向移动，并输出与移动的位移量对应的信号；这样，通过实时监测不同安装位的所述测量机构的位移就能获取不同深度的土体变形数据，具有测量效率高的优点，同时，第二壳体的子壳体的数量是可变的，也就是说可以根据不同深度的探测孔选择安装不同数量的子壳体(探测孔的深度与子壳体的数量正相关，安装位的数量与子壳体的数量正相关)，同一装置能够应用于测量不同深度的地层土体变形数据，具有测量成本低的优点。

在本实施例中，所述第一壳体11的前端呈锥形，方便插入探测孔；所述第一壳体11的后端为圆柱形壳体，所述第一壳体11的前端和后端可以是一体成型，也可以是通过焊接等方式因定的。需要说明的是，前端和后端均是相对于用于测量地层土体变形的装置装置100工作状态下而言；同时前端也可以理解为第一壳体11远离所述第二壳体12的一端，后端也可以理解为第一壳体11靠近所述第二壳体12的一端。

在本实施例中，所述第一壳体11的设计是为了使安装于探测孔的用于测量地层土体变形的装置安装更方便，安装后更稳定。

所述第二壳体12包括至少一个子壳体，且子壳体121的数量与探测孔的深度以及安装位21的长度相关联，当探测孔的深度较深时，相应的，传动杆20的长度较长，为了实时测量多个深度的土体变形数据，则需要设置较多的子壳体121以形成更多的安装位21，以用于安装所述测量机构30；当探测孔的深度较浅时，相应的，传动杆20的长度较短，需要测量的数据较少，能够安装子壳体121的数量也较少，当然当探测孔的深度较浅时，也可以选择长度较长的传动杆20，此时，安装与深度匹配数量的子壳体121也是可以的。

在本实施例中，所述子壳体121均为圆柱形壳体，高度为1m。

需要说明的是，当所述子壳体121的数量为一个时，多个所述安装位21分别为所述第一壳体11和所述第二壳体12间隔设置形成的安装位和所述第二壳体12远离所述第一壳体11一端形成的安装位；当所述子壳体121的数量大于等于两个时，多个所述安装位 21分别为所述第一壳体11和所述第二壳体12间隔设置形成的安装位、所述第二壳体12 远离所述第一壳体11一端形成的安装位、以及相邻两个子壳体121间隔设置形成的安装位。

在本实施例中，所述子壳体121的数量为3个，所述壳体10形成的安装位共有4个，包括第一壳体11与第二壳体12间隔设置形成的1个安装位、3个子壳体121间隔设置形成的2个安装位、以及第二壳体12远离所述第一壳体11的一端形成的1个安装位。

在本实施例中，安装位21的高度为20cm，一般情况下，测量机构设置于安装位21的中间位置，也就是说能够测量的土体变形数据为±10cm；当然安装位21的高度也可以为16cm、24cm、30cm、36cm、40cm等，安装位21的高度设置关联待测量的地层土体变形的程度，同时也与待检测的深度的数据相关联，在实际应用过程中，可根据地层土体的情况和需要获取的数据进行设计。

在其他实施例中，测量机构30也可以不设置于安装位21 的中间位置，当安装位21的高度为20cm，将测量机构30安装在中间位置偏下2cm的位置，此时，能够测量的土体变形数据为+12cm和-8cm；测量机构30的设置位置是在中间，还是中间位置偏下或者中间位置偏上，可以基于前期所获得的地层土体变形情况决定。

所述传动杆20用于转向操作力传递，也就是说传动杆20可以将旋转传动杆20的力传递给与传动杆20连接的传动组件32，以带动传动组件32旋转。

优选地，所述传动杆20为圆柱形杆体，且包括至少一组呈中心对称的传动齿牙22，所述传动齿牙22用于使所述传动杆20与所述传动组件32的连接更稳定。

在本实施例中，所述传动杆20的外表面均进行了粗糙化处理，以达到使所述测量机构30在自身重力作用不发生运动的目的。

优选的，所述用于测量地层土体变形的装置100还包括旋转手轮40，所述旋转手轮40套设于所述传动杆20且与所述传动杆20固定连接，使得传动杆20能够与所述旋转手轮40一起旋转。通过设置旋转手轮40，旋转所述传动杆20时更省力，也更方便操作。

在本实施例中，所述旋转手轮40安装于所述传动杆20远离所述第一壳体11的一端。

所述测量机构30的数量小于或者等于所述安装位21的数量，并在所述测量机构30的数量与所述安装位21的数量相同时，每个所述安装位21分别设置一个所述测量机构 30，也就是每个安装位21可以安装一个测量机构30，当然也可以不安装测量机构30，这决定于需要获取的目标深度的土体变形数据。

第一位置和第二位置均属于旋转刀片31能够转动达到的极限位置，具体的，第一位置为测量机构30工作状态的位置，第二位置为测量机构30工作开始之前或者工作结束后所处的位置。

优选地，所述弹力件34为弹簧。

进一步地，所述传动组件32包括具有上表面3211的底座321、自所述底座321的上表面3211向远离所述第一壳体11方向延伸的两个对称设置的固定柱322、设于所述底座321上表面3211的中心齿轮323、分设于所述中心齿轮323两侧且与所述中心齿轮323啮合连接的两个传动齿轮324、以及一端与所述传动齿轮324连接另一端与所述旋转刀片31 连接的连接线325，所述中心齿轮323套设于所述传动杆20并能在所述传动杆20的带动下进行转动，两个所述传动齿轮324分别套设于两个所述固定柱322；当沿第一方向转动所述传动杆20，所述传动齿轮324沿第二方向旋转收紧所述连接线325使所述旋转刀片 31旋出所述安装位31向第一位置转动，当沿第二方向转动所述传动杆20，所述传动齿轮 324沿第一方向旋转松开所述连接线325，并在所述弹力件34的弹力作用下使旋转刀片 31旋出土体内部向第二位置转动。

在本实施例中，所述底座321的上表面3211指所述底座321远离所述第一壳体11的表面。

在本实施中，所述中心齿轮323和所述传动齿轮324为外啮合连接，两者转动方向相反，而中心齿轮324和所传动杆20的转动方向相同，也就是说，所述传动杆20的旋转方向与所述传动齿轮324的旋转方向是相反的，即第一方向和第二方向是两个相反的方向。

在本施例中，第一方向为逆时针方向，第二方向为顺时针方向，其中，顺时针方向和逆时针方向均是指图5对应的顺时针方向和逆时针方向。

由于所述传动齿轮324仅是设置于底座321上，与所述底座321没有连接关系，设置固定柱322，并将传动齿轮324套设于所述固定柱322；这样，一方面，固定柱322起定位的作用，使传动齿轮324的安装更方便，也能保证传动齿轮324的安装位置准确，另一方面，是用于约束传动齿轮324旋转的时候不能向上跳出，仅允许转动。

需要说明的是，在本实施例中，由于所述传动齿轮324和所述旋转刀片31的数量均为两个，相应的，用于连接传动齿轮324和旋转刀片31的连接线325的数量也为两个。

优选地，所述连接线325为金属铰线。

优选地，所述底座321、所述固定柱322、所述中心齿轮323、所述传动齿轮324均采用高分子树脂材料制备，所述旋转刀片31采用轻质铝合金材质制备，也就是说，尽量使所述测量机构30具有较轻的质量，使所述测量机构30在纯重力环境下能够在所述传动杆20上保持稳定，在无外力干扰情况下，能够自适应稳定，达到不受自重影响的目的，以保证测量数据的准确性。

进一步地，所述传动杆20为波纹管，所述测量机构30还包括夹设于所述传动杆20与所述中心齿轮323之间且与所述中心齿轮323固定连接的磁环35，所述用于测量地层土体变形的装置100还包括电子仓，所述电子仓用于接收所述磁环35的位置的改变产生的电磁脉冲信号并转化为土体变形的数据输出。

所述传动杆20为波纹管，基于磁致伸缩位移的原理，将磁环35也就是测量机构30的位移转化为电磁脉冲信号输出，由电子仓接收，进而分析测量位的土体变形情况，不同深度的测量位的土体变形的数据均是实时输出的，根据实时监测的数据，可以更好的了解土体变形的情况，以为工程设计提供更准确的数据。

在本实施例中，所述中心齿轮323和所述磁环35固定连接，且共同开设有与所述传动齿牙22配合的至少一组对称设置的安装槽36，所述传动杆20的传动齿牙22嵌设于所述安装槽36内。

进一步地，所述底座321包括交叉设置且位于同一平面的第一横梁3212和第二横梁 3213，所述第一横梁3212的中间部分和所述第二横梁3213的中间部分重合形成重合部分，所述底座321还包括贯穿所述重合部分形成的安装孔3214，所述传动杆20穿过所述安装孔3214；所述中心齿轮323和所述传动齿轮324均设置于所述第一横梁3212远离所述第一壳体11的一侧，所述弹性件34的两端分别与所述旋转刀片31和所述第一横梁3212连接。

在本实施例中，在所述旋转刀片31处于第二位置时，所述弹性件34与所述第二横梁 3213平行，且与所述第二横梁3213的连接点位于所述固定组件33和所述传动齿轮324之间。在所述旋转刀片31处于第二位置时，所述弹性件34处于自然状态，当所述旋转刀片31沿第二方向旋转时，则所述弹性件34处于拉伸状态。

在本实施例中，所述中心齿轮324的中心轴、所述安装孔3214的中心轴及所述传动杆20的中心轴均位于同一直线上，这样，可以保证测量机构30在各个方向都是平衡的。

进一步地，所述固定组件33包括与所述第一横梁3211间隔设置的电磁压片331、一端抵接所述旋转刀片31另一端与所述电磁压片331连接的第一支撑柱332、两端分别与所述电磁压片331和所述第一横梁3212连接的第二支撑柱333及复位弹簧334，所述复位弹簧334位于所述第一支撑柱332和所述第二支撑柱333之间；在所述旋转刀片31处于第一位置时，所述电磁压片331通电后通过所述第一支撑柱332压紧所述旋转刀片31。

所述固定组件33是用于固定旋转刀片31的，以保证测量机构30随着地层土体向上或者向下移动时，不会发生转动。

在本实施例中，所述第二支撑柱333是用于限制所述旋转刀片31向拉长所述弹力件 34方向进行转动的转动角度的，所述复位弹簧334是用于在所述电磁压片331断电后使所述第一支撑柱332不再压紧所述旋转刀片31，使旋转刀片31可以继续进行转动。

需要说明的是，所述固定组件33还包括使电磁压片331通电或断电的电源开关335，电源开关335安装于顶板15上，所述顶板15设置于所述第二壳体12远离所述第一壳体11的一端，所述顶板15和所述第二壳体12之间形成有一个安装位。

进一步地，所述旋转刀片31设置于所述底座321远离所述第一壳体11的一侧，包括端部为尖形的第一端311、与所述第一端311相对设置的第二端312、开设于所述第二端 312且位于所述第一支撑柱332远离所述第一端311一侧的第一限位槽313和第二限位槽 314，所述第一限位槽313位于所述第一支撑柱332和所述第二限位槽314之间，在所述旋转刀片31处于第一位置时，所述复位弹簧334收容于所述第一限位槽313内且所述第二支撑柱333收容于所述第二限位槽314内，以限制所述旋转刀片31继续转动，使第一位置成为极限位置。

在本实施例中，所述旋转刀片31呈弧形状，所述第一端311设置为尖形方便旋入地层土体内部。

在所述旋转刀片31处于第二位置时，所述旋转刀片31的第一端与另一个所述旋转刀片31的第二端相对设置，当所述旋转刀片31旋出安装位21从第二位置朝第一位置转动时，所述第一端311向远离所述传动杆20的方向转动，所述第二端312向靠近所述传动杆20的方向转动，直至所述复位弹簧334收容于所述第一限位槽313内且所述第二支撑柱333收容于所述第二限位槽314内，此时，由于与所述复位弹簧334和所述第二支撑柱 333固定的第二横梁3213不能转动，所以旋转刀片31的第一端311已经旋入到土体内部，并转到了极限位置，不能再继续进行转动。

进一步地，所述壳体10还包括两个关于所述传动杆20对称设置的限位杆13，所述底座321还包括两个配合所述限位杆13开设的两个限位孔3215，两个所述限位孔3215 分设于所述第二横梁3213的两端，所述限位杆13穿过所述第二壳体12和所述限位孔 3215与所述第一壳体11固定连接。

在本实施例中，所述限位杆13为圆柱形的杆体，所述限位杆13穿过所述底座321，用于限制所述底座321不会发生旋转运动。

进一步地，所述旋转刀片31还包括与所述限位杆13匹配且位于中间位置的第三限位槽315，在所述旋转动刀片31处于第二位置时，所述限位杆13位于所述第三限位槽315内，以限制所述旋转刀片31继续转动，使第二位置成为极限位置。

在本实施例中，所述第三限位槽315自所述旋转刀片31朝向所述传动杆20的内壁向内凹陷形成，所述第三限位槽315与所述限位杆13的相匹配，是指所述第三限位槽315 的尺寸约大于限位杆13的尺寸，优选地，所述第三限位槽315的内壁是弧形的，与所述限位杆13的外壁形状相匹配。

当所述旋转刀片31从第一位置旋回安装位21并回到第二位置，所述第一端311向靠近所述传动杆20的方向转动，所述第二端312向远离所述传动杆20的方向转动，直至所述第三限位槽315的内壁抵接所述限位杆13，此时，所述旋转刀片31已经旋转到了极限位置，不能再继续进行转动。

进一步地，所述子壳体121的数量与所述地层土体的深度正相关，所述子壳体121与所述限位杆13通过螺栓14固定连接。

当地层土体的深度较深时，通过设置较多的子壳体121以形成更的多安装位21，方便采集不同深度的土体变形数据。

子壳体121与限位杆13通过螺栓14固定连接，该连接方式为可拆卸的固定连接，一方面，方便安装固定子壳体121，另一方面，也可将本发明公开的用于测量地层土体变形的装置100应用于不同深度的地层土体，为了方便理解，举例说明，当地层土体的深度为 6米时，需要安装4个子壳体，那就安装4个子壳体，当地层土体的深度为4米时，只需要安装2个子壳体，那只安装2个子壳体。不同深度的地层土体可以应用同一个装置，测量成本更小。

进一步地，所述装置100还包括用于测量土壤湿度的湿度传感器50，所述湿度传感器50设置于所述旋转刀片。

所述湿度传感器50用于测量土体的含水率，为土体变形提供更多可供分析的基础数据。

在本实施例中，所述湿度传感器50安装于所述第一端311。

考虑到地层探测孔的内部富水环境，本发明专利结构内部的电气设备走线均采用防水水工电缆线，保证电路系统的稳定性，

本发明提供的用于测量地层土体变形的装置100的测量过程如下：

首先在地层土体中布置标准尺寸的探测孔，然后在探测孔中注入部分混凝土，充当本装置100的托底结构。随后将本发明专利提供的装置100放置到对应的探测孔中，通过沿第一方向旋转手轮22，通过传动杆20带动所述测量机构30的中心齿轮323发生转动，进而驱动与中心齿轮啮合连接的从动齿轮324发生转动，随即通过连接线325拉动旋转刀片31发生转动，将所述旋转刀片31转入土体内部，在所述旋转刀片31处于第一位置时表明已完成旋转刀片31的布置，随后打开固定组件33的电源开关335，电磁压片331通电下压，完成旋转刀片31的电磁固定，保证了旋转刀片31与测量机构30整体运动的一致性，测量机构30会随着土体沉降或者隆起沿所述传动杆20的延伸方向移动，并输出与移动的位移量对应的信号给电子仓，完成实时测量。在完成一系列测量后，关闭固定组件33的电源开关335，电磁压片331在复位弹簧334作用下放松旋转刀片31，随后沿第二方向旋转手轮40，通过传动杆20带动测量机构30的连接线325放松旋转刀片31，与旋转刀片31连接的弹力件34带动旋转刀片31旋出探测孔土体侧壁，完成旋转刀片31回收与复位，随后将装置100整体提出探测孔，完成单个探测孔的测量，实现了地层土体变形的有效测量。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于测量地层土体变形的装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体包括前端呈锥形的第一壳体、及与所述第一壳体间隔设置的第二壳体，所述第二壳体包括一个子壳体或N个间隔设置的子壳体，N为大于等于2的自然数；

传动杆，所述传动杆用于转向操作力传递，所述传动杆的一端穿过所述第二壳体并可转动地安装于所述第一壳体上，所述传动杆的另一端伸出所述第二壳体；所述传动杆设置于所述壳体的中轴线上且具有多个安装位，多个所述安装位分别位于所述第一壳体与所述第二壳体之间、及所述第二壳体远离所述第一壳体的一端或者位于所述第一壳体与所述第二壳体之间、相邻的两个子壳体之间及所述第二壳体远离所述第一壳体的一端；

多个测量机构，多个所述测量机构对应设置于多个所述安装位，所述测量机构包括呈中心对称设置的两个旋转刀片、用于带动所述旋转刀片转动的传动组件、用于在所述旋转刀片处于第一位置时固定所述旋转刀片的固定组件、及用于使所述旋转刀片从第一位置回到第二位置的弹力件；所述传动组件与所述传动杆连接，沿第一方向旋转所述传动杆时，所述旋转刀片能够在所述传动组件的作用下旋出所述安装位并旋入土体内部；其中，所述传动组件包括具有上表面的底座、自所述底座的上表面向远离所述第一壳体方向延伸的两个对称设置的固定柱、设于所述底座上表面的中心齿轮、分设于所述中心齿轮两侧且与所述中心齿轮啮合连接的两个传动齿轮、以及一端与所述传动齿轮连接另一端与所述旋转刀片连接的连接线，所述中心齿轮套设于所述传动杆并能在所述传动杆的带动下进行转动，两个所述传动齿轮分别套设于两个所述固定柱；当沿第一方向转动所述传动杆，所述传动齿轮沿第二方向旋转收紧所述连接线使所述旋转刀片旋出所述安装位向第一位置转动，当沿第二方向转动所述传动杆，所述传动齿轮沿第一方向旋转松开所述连接线，并在所述弹力件的弹力作用下使旋转刀片旋出土体内部向第二位置转动，所述第一方向和所述第二方向为相反的方向；

在所述旋转刀片旋入土体内部并被所述固定组件固定后，所述测量机构会随着土体沉降或者隆起沿所述传动杆的延伸方向移动，并输出与移动的位移量对应的信号。

2.根据权利要求1所述的用于测量地层土体变形的装置，其特征在于，所述传动杆为波纹管，所述测量机构还包括夹设于所述传动杆与所述中心齿轮之间且与所述中心齿轮固定连接的磁环，所述用于测量地层土体变形的装置还包括电子仓，所述电子仓用于接收所述磁环的位置的改变产生的电磁脉冲信号并转化为土体变形的数据输出。

3.根据权利要求1所述的用于测量地层土体变形的装置，其特征在于，所述底座包括交叉设置且位于同一平面的第一横梁和第二横梁，所述第一横梁的中间部分和所述第二横梁的中间部分重合形成重合部分，所述底座还包括贯穿所述重合部分形成的安装孔，所述传动杆穿过所述安装孔；所述中心齿轮和所述传动齿轮均设置于所述第一横梁远离所述第一壳体的一侧，所述弹力件的两端分别与所述旋转刀片和所述第一横梁连接。

4.根据权利要求3所述的用于测量地层土体变形的装置，其特征在于，所述固定组件包括与所述第一横梁间隔设置的电磁压片、一端抵接所述旋转刀片另一端与所述电磁压片连接的第一支撑柱、两端分别与所述电磁压片和所述第一横梁连接的第二支撑柱及复位弹簧，所述复位弹簧位于所述第一支撑柱和所述第二支撑柱之间；在所述旋转刀片处于第一位置时，所述电磁压片通电后通过所述第一支撑柱压紧所述旋转刀片。

5.根据权利要求4所述的用于测量地层土体变形的装置，其特征在于，所述旋转刀片设置于所述底座远离所述第一壳体的一侧，包括端部为尖形的第一端、与所述第一端相对设置的第二端、开设于所述第二端且位于所述第一支撑柱远离所述第一端一侧的第一限位槽和第二限位槽，所述第一限位槽位于所述第一支撑柱和所述第二限位槽之间，在所述旋转刀片处于第一位置时，所述复位弹簧收容于所述第一限位槽内且所述第二支撑柱收容于所述第二限位槽内，以限制所述旋转刀片继续转动，使第一位置成为极限位置。

6.根据权利要求3所述的用于测量地层土体变形的装置，其特征在于，所述壳体还包括两个关于所述传动杆对称设置的限位杆，所述底座还包括两个配合所述限位杆开设的两个限位孔，两个所述限位孔分设于所述第二横梁的两端，所述限位杆穿过所述第二壳体和所述限位孔与所述第一壳体固定连接。

7.根据权利要求6所述的用于测量地层土体变形的装置，其特征在于，所述旋转刀片还包括与所述限位杆匹配且位于中间位置的第三限位槽，在所述旋转动刀片处于第二位置时，所述限位杆位于所述第三限位槽内，以限制所述旋转刀片继续转动，使第二位置成为极限位置。

8.根据权利要求6所述的用于测量地层土体变形的装置，其特征在于，所述子壳体的数量与所述地层土体的深度正相关，所述子壳体与所述限位杆通过螺栓固定连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的用于测量地层土体变形的装置，其特征在于，所述用于测量地层土体变形的装置还包括用于测量土壤湿度的湿度传感器，所述湿度传感器设置于所述旋转刀片。

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