CN115370285A - 岩土工程稳定性实时预警设备及其预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了岩土工程稳定性实时预警设备及其预警方法，包括圆形底盘，圆形底盘的顶面外侧开设有若干圆形通孔，每个圆形通孔的内部均插设有加长齿轮，每根加长齿轮的底端部均安装有固定组件，若干加长齿轮通过啮合机构与圆形底盘连接；圆形底盘的中部开设有固定通孔，固定通孔的内部插设有空心筒，空心筒的顶部设有螺纹环，空心筒的中下部设有内筒，内筒内底壁中部设有第二丝杠，第二丝杠上套设有若干第二丝筒，每个第二丝筒上均设有若干监测机构。本发明解决了现有岩土工程稳定实时预警设备预警效果不佳的问题，且整体结构设计紧凑，方便了对设备进行有效的固定安装，同步进行多数值的压力检测，进一步提高了预警的时效性。

Description

岩土工程稳定性实时预警设备及其预警方法

技术领域

本发明涉及岩土压力预警技术领域，尤其涉及岩土工程稳定性实时预警设备及其预警方法。

背景技术

岩土工程施工过程中，需要在土石坝、土堤、边坡、路基等结构物内部土体安装土压力计，长期测量土石坝、土堤、边坡、路基等结构物内部土体的压应力，并通过预警装置进行预警。

现有的岩土工程稳定实时预警设备存在以下缺点：1、安装稳定性差，不便于工作人员进行移动使用，不便于固定在基坑周围，影响检测数值的准确度；2、压力计进行检测时，检测结果单一，无法同步进行多次检测作业，一旦压力计出现损坏将无法显示准确的压力，影响其预警的时效性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的现有岩土工程稳定实时预警设备预警效果不佳的缺点，而提出的岩土工程稳定性实时预警设备。

为了解决现有技术存在的现有岩土工程稳定实时预警设备预警效果不佳的问题，本发明采用了如下技术方案：

岩土工程稳定性实时预警设备，包括圆形底盘，所述圆形底盘的顶面外侧开设有若干圆形通孔，每个所述圆形通孔的内部均插设有加长齿轮，每根所述加长齿轮的底端部均安装有固定组件，若干所述加长齿轮通过啮合机构与圆形底盘连接；所述圆形底盘的中部开设有固定通孔，所述固定通孔的内部插设有空心筒，所述空心筒的顶部设有螺纹环，所述空心筒的中下部设有内筒，所述内筒内底壁中部设有第二丝杠，所述第二丝杠上套设有若干第二丝筒，每个所述第二丝筒上均设有若干监测机构。

优选地，所述圆形底盘的底面下方设有若干固定块，若干所述固定块与若干圆形通孔一一对应，每块所述固定块的两侧均设有一对斜板，每块所述斜板的顶部均与圆形底盘的底面固接；所述圆形底盘的外侧环面上设有若干L形板，每块所述L形板的底面均安装有滚轮。

优选地，所述固定组件包括第一丝筒、第一丝杠，每块所述固定块的中部均插设有第一丝筒，每个所述加长齿轮的底端部均设有第一丝杠，每根所述第一丝杠的中部均贯穿对应的第一丝筒并与第一丝筒螺纹连接，且每根所述第一丝杠的底端部均设有同轴联接的钻头。

优选地，所述啮合机构包括固定环、外齿轮环，所述圆形底盘的顶面上设有固定环，且所述固定环位于若干圆形通孔的里侧，所述固定环上卡合有槽钢环，所述槽钢环的外侧环面上套设有外齿轮环，所述外齿轮环依次与若干加长齿轮啮合连接。

优选地，所述槽钢环的顶面设有平面齿轮环，所述圆形底盘的顶面一侧设有伺服电机，所述伺服电机的电机轴端部套设有主动齿轮，所述主动齿轮与平面齿轮环啮合连接。

优选地，所述空心筒的外环面顶部套设有外环，所述外环的底面设有若干滑杆，每根所述滑杆的底端部均与圆形底盘的底面固接，每根所述滑杆的中部均套设有滑筒，每个所述滑筒的里侧面均设有滑块，所述空心筒的外环面中上部开设有若干竖向平行的矩形滑孔，每块所述滑块均滑动贯穿对应的矩形滑孔并与内筒的顶部固接。

优选地，所述监测机构包括压力检测传感器，位于第二丝筒的下方在内筒的内壁上设有若干活塞筒，每个所述活塞筒的中部均设有活塞，每个所述活塞筒的里端口均插设有活塞杆，每根所述活塞杆的里端部均与活塞固接，且每块所述活塞的另一侧面均设有压力检测传感器，所述第二丝筒的外侧面设有若干连杆，每根所述连杆的外端部均与活塞杆的外端部活动铰接；所述圆形底盘的顶面另一侧设有控制器，所述圆形底盘前后两侧设有一对报警灯，若干所述压力检测传感器的信号输出端均通过有线的方式与控制器的信号输入端电性连接，所述控制器的预警控制端均与一对报警灯的预警接收端电性连接。

优选地，所述内筒的顶部设有定位环，所述定位环的内部设有轴承环，所述轴承环的内部插设有外螺纹筒，所述外螺纹筒的中部贯穿螺纹环并与螺纹环螺纹连接，且所述外螺纹筒的顶部设有第一转环。

优选地，所述内筒内顶壁中部插设有转动连接的长轴，所述长轴的底端部与第二丝杠的顶部同轴联接，所述长轴的顶端部贯穿外螺纹筒内顶壁并与外螺纹筒内顶壁转动连接，且所述长轴的顶端部设有同心固接的第二转环。

本发明还提出了岩土工程稳定性实时预警设备的预警方法，包括以下步骤：

步骤一，在需要预警的岩土中挖个直径稍大于内筒的深坑，并推动滚轮，移动圆形底盘至深坑的上方，使得内筒的底部与深坑正对着；

步骤二，启动伺服电机，伺服电机的电机轴带动主动齿轮同步转动，主动齿轮啮合平面齿轮环、槽钢环及外齿轮环沿着固定环进行转动，外齿轮环啮合带动若干加长齿轮进行转动；

步骤三，加长齿轮带动第一丝杠沿着第一丝筒进行螺旋转动，第一丝杠带动钻头同步螺旋向下，钻头沿着深坑周围的岩土进行缓慢钻孔，使得钻头及第一丝杠固定在钻孔内，停止伺服电机作业；

步骤四，通过第一转环带动外螺纹筒沿着螺纹环进行螺旋转动，并带动内筒沿着空心筒向下滑动，带动滑块沿着矩形滑孔向下滑动，带动滑筒沿着滑杆向下滑动，带动内筒的中下部深入至深坑内；

步骤五，通过第二转环带动长轴及第二丝杠进行转动，第二丝杠沿着第二丝筒进行螺旋转动，第二丝筒带动若干连杆缓慢下降，通过铰接作用，带动活塞杆、活塞及压力检测传感器沿着活塞筒向外滑动，并带动压力检测传感器抵紧在深坑的内壁上；

步骤六，启动控制器，并设置压力阈值，通过压力检测传感器对深坑的内壁压力进行实时检测，并把检测的数值传输至控制器，当数值超过阈值时，控制器控制警报灯进行预警。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、在本发明中，通过固定组件和啮合机构的配合使用，钻头沿着深坑周围的岩土进行缓慢钻孔，使得钻头及第一丝杠固定在钻孔内，方便了对设备进行快速固定安装，增加了其使用过程中的稳定性，避免设备整体因外界干扰产生振动；

2、在本发明中，通过监测机构的配合使用，带动若干压力检测传感器同步抵紧在深坑的内壁，并把检测的数值传输至控制器，当数值超过阈值时，控制器控制警报灯进行预警，同步进行多数值的压力检测，提高了预警的时效性；

综上所述，本发明解决了现有岩土工程稳定实时预警设备预警效果不佳的问题，且整体结构设计紧凑，方便了对设备进行有效的固定安装，同步进行多数值的压力检测，进一步提高了预警的时效性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的主视剖面图；

图3为本发明的俯视图；

图4为本发明的图2中A处放大图；

图5为本发明的预警方法示意图；

图中序号：圆形底盘1、固定块11、斜板12、第一丝筒13、第一丝杠14、钻头15、L形板16、滚轮17、控制器18、报警灯19，加长齿轮2、固定环21、槽钢环22、外齿轮环23、平面齿轮环24、伺服电机25、主动齿轮26，空心筒3、内筒31、第二丝杠32、第二丝筒33、活塞筒34、活塞35、压力检测传感器36、活塞杆37、连杆38，外环4、滑杆41、滑筒42、滑块 43、螺纹环44、定位环45、外螺纹筒46、第一转环47、长轴48、第二转环49。

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。

实施例一：本实施例提供了岩土工程稳定性实时预警设备，参见图1-4，具体的，包括圆形底盘1，圆形底盘1为水平放置的圆形板状，圆形底盘1的顶面外侧开设有若干圆形排列的圆形通孔，每个圆形通孔的内部均插设有竖向悬空放置的加长齿轮2，每根加长齿轮2的底端部均安装有固定组件，若干加长齿轮2通过啮合机构与圆形底盘1连接；

圆形底盘1的中部开设有固定通孔，固定通孔的内部插设有竖向贯穿固接的空心筒3，空心筒3的顶部设有同心固接的螺纹环44，空心筒3的中下部设有竖向滑动连接的内筒31，内筒31内底壁中部设有同心转动连接的第二丝杠32，第二丝杠32上套设有若干等距设置且螺纹连接的第二丝筒33，每个第二丝筒33上均设有若干监测机构。

在具体实施过程中，如图2所示，空心筒3的外环面顶部套设有同心固接的外环4，外环4的底面设有若干垂直固接的滑杆41，每根滑杆41的底端部均与圆形底盘1的底面固接，每根滑杆41的中部均套设有滑动连接的滑筒42，每个滑筒42的里侧面均设有滑块43，空心筒3的外环面中上部开设有若干竖向平行的矩形滑孔，每块滑块43均滑动贯穿对应的矩形滑孔并与内筒31的顶部固接；空心筒3向下滑动时，带动滑块43沿着矩形滑孔向下滑动，带动滑筒42沿着滑杆41向下滑动，增加了空心筒3滑动的稳定性。

在具体实施过程中，如图2和图4所示，监测机构包括压力检测传感器36，位于第二丝筒33的下方在内筒31的内壁上设有若干贯穿固接且圆形排列的活塞筒34，每个活塞筒34的中部均设有滑动连接的活塞35，每个活塞筒34的里端口均插设有滑动连接的活塞杆37，每根活塞杆37的里端部均与活塞35固接，且每块活塞35的另一侧面均设有压力检测传感器36，压力检测传感器36的型号为YH-45，第二丝筒33的外侧面设有若干活动铰接且圆形排列的连杆38，每根连杆38的外端部均与活塞杆37的外端部活动铰接；第二丝筒33带动若干连杆38缓慢下降，通过铰接作用，带动活塞杆37、活塞35及压力检测传感器36沿着活塞筒34向外滑动，并带动压力检测传感器36抵紧在深坑的内壁；

圆形底盘1的顶面另一侧设有控制器18，控制器18的型号为AD4110-1BCPZ，圆形底盘1前后两侧设有一对报警灯19，报警灯19的型号为XL-DB，若干压力检测传感器36的信号输出端均通过有线的方式与控制器18的信号输入端电性连接，控制器18的预警控制端均与一对报警灯19的预警接收端电性连接；通过压力检测传感器36对深坑的内壁压力进行实时检测，并把检测的数值传输至控制器18，当数值超过阈值时，控制器18控制警报灯19进行预警。

在具体实施过程中，如图2所示，内筒31的顶部设有同心固接的定位环45，定位环45的内部设有同心固接的轴承环，轴承环的内部插设有外螺纹筒46，外螺纹筒46的中部贯穿螺纹环44并与螺纹环44螺纹连接，且外螺纹筒46的顶部设有同心固接的第一转环47；通过第一转环47带动外螺纹筒46沿着螺纹环44进行螺旋转动，并带动内筒31沿着空心筒3向下滑动；

内筒31内顶壁中部插设有转动连接的长轴48，长轴48的底端部与第二丝杠32的顶部同轴联接，长轴48的顶端部贯穿外螺纹筒46内顶壁并与外螺纹筒46内顶壁转动连接，且长轴48的顶端部设有同心固接的第二转环49；通过第二转环49带动长轴48及第二丝杠32进行转动，第二丝杠32沿着第二丝筒33进行螺旋转动。

实施例二：在实施例一中，还存在圆形底盘固定不牢，会影响压力检测的数值的问题，因此，在实施例一的基础上本实施例还包括：

在具体实施过程中，如图2和图3所示，圆形底盘1的底面下方设有若干圆形排列的固定块11，若干固定块11与若干圆形通孔一一对应，每块固定块11的两侧均设有一对斜向固接的斜板12，每块斜板12的顶部均与圆形底盘1的底面固接；圆形底盘1的外侧环面上设有若干竖向固接的L形板16，每块L形板16的底面均安装有滚动连接的滚轮17；固定组件包括第一丝筒13、第一丝杠14，每块固定块11的中部均插设有竖向贯穿固接的第一丝筒13，每个加长齿轮2的底端部均设有同轴联接的第一丝杠14，每根第一丝杠14的中部均贯穿对应的第一丝筒13并与第一丝筒13螺纹连接，且每根第一丝杠14的底端部均设有同轴联接的钻头15；加长齿轮2带动第一丝杠14沿着第一丝筒13进行螺旋转动，第一丝杠14带动钻头15同步螺旋向下，钻头15沿着深坑周围的岩土进行缓慢钻孔，使得钻头15及第一丝杠14固定在钻孔内。

在具体实施过程中，如图2和图3所示，啮合机构包括固定环21、外齿轮环23，圆形底盘1的顶面上设有同心固接的固定环21，且固定环21位于若干圆形通孔的里侧，固定环21上卡合有转动连接的槽钢环22，槽钢环22的外侧环面上套设有同心固接的外齿轮环23，外齿轮环23依次与若干加长齿轮2啮合连接；槽钢环22的顶面设有同心固接的平面齿轮环24，圆形底盘1的顶面一侧设有伺服电机25，伺服电机25的型号为ME-60-110-30-S0，伺服电机25的电机轴端部套设有同轴联接的主动齿轮26，主动齿轮26与平面齿轮环24啮合连接；伺服电机25的电机轴带动主动齿轮26同步转动，主动齿轮26啮合平面齿轮环24、槽钢环22及外齿轮环23沿着固定环21进行转动，外齿轮环23啮合带动若干加长齿轮2进行转动。

实施例三：参见图5，具体的，本发明的工作原理及操作方法如下：

步骤一，在需要预警的岩土中挖个直径稍大于内筒31的深坑，并推动滚轮17，移动圆形底盘1至深坑的上方，使得内筒31的底部与深坑正对着；

步骤二，启动伺服电机25，伺服电机25的电机轴带动主动齿轮26同步转动，主动齿轮26啮合平面齿轮环24、槽钢环22及外齿轮环23沿着固定环21进行转动，外齿轮环23啮合带动若干加长齿轮2进行转动；

步骤三，加长齿轮2带动第一丝杠14沿着第一丝筒13进行螺旋转动，第一丝杠14带动钻头15同步螺旋向下，钻头15沿着深坑周围的岩土进行缓慢钻孔，使得钻头15及第一丝杠14固定在钻孔内，停止伺服电机25作业；

步骤四，通过第一转环47带动外螺纹筒46沿着螺纹环44进行螺旋转动，并带动内筒31沿着空心筒3向下滑动，带动滑块43沿着矩形滑孔向下滑动，带动滑筒42沿着滑杆41向下滑动，带动内筒31的中下部深入至深坑内；

步骤五，通过第二转环49带动长轴48及第二丝杠32进行转动，第二丝杠32沿着第二丝筒33进行螺旋转动，第二丝筒33带动若干连杆38缓慢下降，通过铰接作用，带动活塞杆37、活塞35及压力检测传感器36沿着活塞筒34向外滑动，并带动压力检测传感器36抵紧在深坑的内壁上；

步骤六，启动控制器18，并设置压力阈值，通过压力检测传感器36对深坑的内壁压力进行实时检测，并把检测的数值传输至控制器18，当数值超过阈值时，控制器18控制警报灯19进行预警。

本发明解决了现有岩土工程稳定实时预警设备预警效果不佳的问题，且整体结构设计紧凑，方便了对设备进行有效的固定安装，同步进行多数值的压力检测，进一步提高了预警的时效性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.岩土工程稳定性实时预警设备，包括圆形底盘（1），其特征在于：所述圆形底盘（1）的顶面外侧开设有若干圆形通孔，每个所述圆形通孔的内部均插设有加长齿轮（2），每根所述加长齿轮（2）的底端部均安装有固定组件，若干所述加长齿轮（2）通过啮合机构与圆形底盘（1）连接；所述圆形底盘（1）的中部开设有固定通孔，所述固定通孔的内部插设有空心筒（3），所述空心筒（3）的顶部设有螺纹环（44），所述空心筒（3）的中下部设有内筒（31），所述内筒（31）内底壁中部设有第二丝杠（32），所述第二丝杠（32）上套设有若干第二丝筒（33），每个所述第二丝筒（33）上均设有若干监测机构。

2.根据权利要求1所述的岩土工程稳定性实时预警设备，其特征在于：所述圆形底盘（1）的底面下方设有若干固定块（11），若干所述固定块（11）与若干圆形通孔一一对应，每块所述固定块（11）的两侧均设有一对斜板（12），每块所述斜板（12）的顶部均与圆形底盘（1）的底面固接；所述圆形底盘（1）的外侧环面上设有若干L形板（16），每块所述L形板（16）的底面均安装有滚轮（17）。

3.根据权利要求2所述的岩土工程稳定性实时预警设备，其特征在于：所述固定组件包括第一丝筒（13）、第一丝杠（14），每块所述固定块（11）的中部均插设有第一丝筒（13），每个所述加长齿轮（2）的底端部均设有第一丝杠（14），每根所述第一丝杠（14）的中部均贯穿对应的第一丝筒（13）并与第一丝筒（13）螺纹连接，且每根所述第一丝杠（14）的底端部均设有同轴联接的钻头（15）。

4.根据权利要求1所述的岩土工程稳定性实时预警设备，其特征在于：所述啮合机构包括固定环（21）、外齿轮环（23），所述圆形底盘（1）的顶面上设有固定环（21），且所述固定环（21）位于若干圆形通孔的里侧，所述固定环（21）上卡合有槽钢环（22），所述槽钢环（22）的外侧环面上套设有外齿轮环（23），所述外齿轮环（23）依次与若干加长齿轮（2）啮合连接。

5.根据权利要求4所述的岩土工程稳定性实时预警设备，其特征在于：所述槽钢环（22）的顶面设有平面齿轮环（24），所述圆形底盘（1）的顶面一侧设有伺服电机（25），所述伺服电机（25）的电机轴端部套设有主动齿轮（26），所述主动齿轮（26）与平面齿轮环（24）啮合连接。

6.根据权利要求1所述的岩土工程稳定性实时预警设备，其特征在于：所述空心筒（3）的外环面顶部套设有外环（4），所述外环（4）的底面设有若干滑杆（41），每根所述滑杆（41）的底端部均与圆形底盘（1）的底面固接，每根所述滑杆（41）的中部均套设有滑筒（42），每个所述滑筒（42）的里侧面均设有滑块（43），所述空心筒（3）的外环面中上部开设有若干竖向平行的矩形滑孔，每块所述滑块（43）均滑动贯穿对应的矩形滑孔并与内筒（31）的顶部固接。

7.根据权利要求1所述的岩土工程稳定性实时预警设备，其特征在于：所述监测机构包括压力检测传感器（36），位于第二丝筒（33）的下方在内筒（31）的内壁上设有若干活塞筒（34），每个所述活塞筒（34）的中部均设有活塞（35），每个所述活塞筒（34）的里端口均插设有活塞杆（37），每根所述活塞杆（37）的里端部均与活塞（35）固接，且每块所述活塞（35）的另一侧面均设有压力检测传感器（36），所述第二丝筒（33）的外侧面设有若干连杆（38），每根所述连杆（38）的外端部均与活塞杆（37）的外端部活动铰接；所述圆形底盘（1）的顶面另一侧设有控制器（18），所述圆形底盘（1）前后两侧设有一对报警灯（19），若干所述压力检测传感器（36）的信号输出端均通过有线的方式与控制器（18）的信号输入端电性连接，所述控制器（18）的预警控制端均与一对报警灯（19）的预警接收端电性连接。

8.根据权利要求1所述的岩土工程稳定性实时预警设备，其特征在于：所述内筒（31）的顶部设有定位环（45），所述定位环（45）的内部设有轴承环，所述轴承环的内部插设有外螺纹筒（46），所述外螺纹筒（46）的中部贯穿螺纹环（44）并与螺纹环（44）螺纹连接，且所述外螺纹筒（46）的顶部设有第一转环（47）。

9.根据权利要求8所述的岩土工程稳定性实时预警设备，其特征在于：所述内筒（31）内顶壁中部插设有转动连接的长轴（48），所述长轴（48）的底端部与第二丝杠（32）的顶部同轴联接，所述长轴（48）的顶端部贯穿外螺纹筒（46）内顶壁并与外螺纹筒（46）内顶壁转动连接，且所述长轴（48）的顶端部设有同心固接的第二转环（49）。

10.根据权利要求1-9任一所述的岩土工程稳定性实时预警设备的预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，在需要预警的岩土中挖个直径稍大于内筒（31）的深坑，并推动滚轮（17），移动圆形底盘（1）至深坑的上方，使得内筒（31）的底部与深坑正对着；

步骤二，启动伺服电机（25），伺服电机（25）的电机轴带动主动齿轮（26）同步转动，主动齿轮（26）啮合平面齿轮环（24）、槽钢环（22）及外齿轮环（23）沿着固定环（21）进行转动，外齿轮环（23）啮合带动若干加长齿轮（2）进行转动；

步骤三，加长齿轮（2）带动第一丝杠（14）沿着第一丝筒（13）进行螺旋转动，第一丝杠（14）带动钻头（15）同步螺旋向下，钻头（15）沿着深坑周围的岩土进行缓慢钻孔，使得钻头（15）及第一丝杠（14）固定在钻孔内，停止伺服电机（25）作业；

步骤四，通过第一转环（47）带动外螺纹筒（46）沿着螺纹环（44）进行螺旋转动，并带动内筒（31）沿着空心筒（3）向下滑动，带动滑块（43）沿着矩形滑孔向下滑动，带动滑筒（42）沿着滑杆（41）向下滑动，带动内筒（31）的中下部深入至深坑内；

步骤五，通过第二转环（49）带动长轴（48）及第二丝杠（32）进行转动，第二丝杠（32）沿着第二丝筒（33）进行螺旋转动，第二丝筒（33）带动若干连杆（38）缓慢下降，通过铰接作用，带动活塞杆（37）、活塞（35）及压力检测传感器（36）沿着活塞筒（34）向外滑动，并带动压力检测传感器（36）抵紧在深坑的内壁上；

步骤六，启动控制器（18），并设置压力阈值，通过压力检测传感器（36）对深坑的内壁压力进行实时检测，并把检测的数值传输至控制器（18），当数值超过阈值时，控制器（18）控制警报灯（19）进行预警。

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