CN115682888B - 一种岩溶塌陷监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩溶塌陷监测装置，包括下壳体与上壳体，所述下壳体的内端面下侧固定连接有若干固定杆，所述固定杆的另一端均滑动穿设有固定块，所属上壳体通过固定块与固定杆滑动连接，所述下壳体的右端面固定开设有刻度槽所述下壳体的表面固定安装有喇叭与警报灯，所述下壳体的内端面下侧固定安装有控制器，所述控制器的上端面设置有控制按钮，所述下壳体的外表面下侧固定连接有若干固定座，所述下壳体的内部下侧固定连接有固定架，所述固定架的前端面设置有升降监测机构，本发明通过在下壳体内设置升降监测装置来对溶洞塌陷进行监测，能够应用在一些环境苛刻的溶洞内进行监测，且能够在塌陷的第一时间发出预警，有效降低安全风险。

Description

一种岩溶塌陷监测装置

技术领域

本发明涉及地面塌陷检测技术领域，具体为一种岩溶塌陷监测装置。

背景技术

岩溶地面塌陷是指覆盖在溶蚀洞穴之上的松散土体，在外动力或人为因素作用下产生的突发性地面变形破坏，其结果多形成圆锥形塌陷坑。岩溶地面塌陷是地面变形破坏的主要类型，多发生于碳酸盐岩、钙质碎屑岩和盐岩等可溶性岩石分布地区。激发塌陷活动的直接诱因除降雨、洪水、干旱、地震等自然因素外，往往与抽水、排水、蓄水和其他工程活动等人为因素密切相关，而后者往往规模大、突发性强、危害也就大。岩溶地面塌陷发现于碳酸盐岩分布区，其形成受到环境和人类活动的双重影响。

在岩溶区进行工程建设时，由于岩溶破坏了基岩的完整性，导致岩体的强度和承载力大幅度降低，常常会引发地面塌陷、不均匀沉降等变形破坏，影响工程建设的安全，且岩溶地面塌陷是地面变形破坏的主要类型，例如，在岩溶区修建隧道，易引起隧道塌方和不均匀沉陷，引发隧道突然涌水、涌泥、涌砂等问题。

公开号CN105672239B一种用于岩溶区和采空区铁路路基地基塌陷变形的监测装置，包括电感式应变计和电感式传感器测试仪，电感式应变计包括上部测试装置、中部连接杆、下部固定装置和法兰盘；岩溶溶洞顶板或采空洞顶板发生沉降时能带动感应线圈同步沉降；铁路路基发生沉降时能带动所述磁铁同步沉降；当铁路路基产生的沉降与岩溶溶洞顶板或采空洞顶板产生的沉降不同时，磁铁与感应线圈相互切割产生电流，通过电感式传感器测试仪即可得到岩溶溶洞顶板或采空洞顶板与铁路路基的沉降差值，避免施工过程中与铁路路基填筑产生相互干扰，且不影响铁路路基和轨道的整体性，不影响列车的安全运行，但是该发明无法对一些环境狭窄的溶洞进行监测，并且无法对溶洞塌陷做出预警，可能会影响到在场人员的安全状况，因此市面上需要一种能够对部分溶洞进行监测，岩溶塌陷后能够及时预警的监测装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种岩溶塌陷监测装置，以解决上述提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种岩溶塌陷监测装置，包括下壳体与上壳体，所述下壳体的内端面下侧固定连接有若干固定杆，所述固定杆的另一端均滑动穿设有固定块，所属上壳体通过固定块与固定杆滑动连接，所述下壳体的右端面固定开设有刻度槽所述下壳体的表面固定安装有喇叭与警报灯，所述下壳体的内端面下侧固定安装有控制器，所述控制器的上端面设置有控制按钮，所述下壳体的外表面下侧固定连接有若干固定座，所述下壳体的内部下侧固定连接有固定架，所述固定架的前端面设置有升降监测机构。

优选的，所述升降监测机构包括下降组件、放大组件、计量组件，所述下降组件包括连接杆与第一固定轴，所述固定架的前端面左侧设置有导轨，所述导轨的前端面滑动连接有若干转轴，所述转轴通过第一固定轴与第一齿条转动连接，所述第一齿条的左端面与连接杆的右端面固定连接，所述连接杆的左端面与上壳体固定连接，所述放大组件设置于计量组件的右侧。

优选的，所述放大组件包括第二固定轴与第三固定轴，所述固定架的前端面中部与第二固定轴固定连接，所述固定架的前端面右侧与第三固定轴固定连接，所述第二固定轴的另一端滑动穿设有第一齿轮与第二齿轮，所述第一齿轮的左端面与第一齿条的右端面啮合连接，所述第二齿轮位于第一齿轮的前侧，述第三固定轴的另一端滑动穿设有第三齿轮，所述第三齿轮的前端面固定连接有凸轮，所述控制器的右侧设置有配合箱，所述配合箱的上侧滑动穿设有驱动杆，所述凸轮位于驱动杆的上侧，所述驱动杆的左端面固定连接有配合块，所述配合块设置于控制按钮的上侧，所述计量组件设置于放大组件的右侧。

优选的，所述计量组件包括第二齿条，所述第二齿条的左端面与第三齿轮的右端面啮合连接，所述刻度槽的内部滑动穿设有刻度指针，所述第二齿条的右端面与刻度指针固定连接，所述下壳体的内端面右侧固定连接有限位板，所述限位板的表面设置有限位槽，所述第二齿条与限位槽滑动连接。

优选的，所述配合箱的内端面固定连接有第二弹簧，所述第二弹簧的上端面与驱动杆的下端面固定连接。

优选的，所述固定杆设置有两组，沿中部固定架呈对称设置，所述固定杆的外表面滑动套设有第一弹簧。

优选的，控制器的左侧固定安装有信号发射器，所述信号发射器控制喇叭的警报时间，单次警报时间为三十秒。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过在下壳体内设置升降监测装置来对溶洞塌陷进行监测，当溶洞产生塌陷时，塌陷的岩溶对上壳体进行挤压，上壳体通过连接杆控制第一齿条向下移动，第一齿条控制第一齿轮与第二齿轮的转动，从而带动第三齿轮的转动，与第三齿轮固定连接的凸轮转动时，其凸出端会控制驱动杆向下移动，驱动杆控制配合块对控制按钮启动触碰，启动按钮启动控制器的开关，从而触发警报，对在场人员发出危险预警，与现有的设备相比，该装置结构简单，能够应用在一些环境苛刻的溶洞内进行监测，不受测量天气气候因素等影响，质量容易得到保障，并且能够在塌陷的第一时间发出预警，有效降低安全风险。

2、本发明通过设置刻度槽与刻度指针来显示溶洞的塌陷程度，将刻度指针固定连接在第二齿条的右侧，在岩溶塌陷的第一时间来控制刻度指针的移动，通过在限位板内设置凹槽来保证第二齿条进行垂直运动，有能够更好地记录岩溶的塌陷程度，通过分析刻度槽上的数值变化来判断溶洞发生塌陷时具体的变形量，进而根据塌陷情况及时采取必要的措施处治，防止产生进一步的危害。

3、通过设置放大组件来更好地控制上升组件，由于第一齿轮与第二齿轮固定连接，因此它们的转动角度使一样的，第三齿轮的半径比第二齿轮小很多，第二齿轮转动时，第三齿轮则需要转动更多的角度，通过等比放大来更好地控制第二齿条的移动，有效提高了该监测装置的工作效率。

4、通过设置信号发射器来控制喇叭与警示灯的工作，当控制器启动后，控制器控制信号发射器发射信号至中央控制中心，中央控制中心发射信号启动喇叭与警报灯，警报灯开始闪烁，喇叭会发出警铃声对在场人员发出预警，单次警报时间为30秒，三十秒后预警结束，当再次产生塌陷，凸轮控制驱动杆驱动控制按钮后会再次发出预警。

5、通过在配合箱内设置第二弹簧来提高该装置的工作效率，当凸轮按压驱动杆向下移动后，驱动杆控制配合块按压控制控制按钮，启动控制开关后，依靠第二弹簧的往复性来控制驱动杆回归原位，有效提高了监测装置的工作效率。

附图说明

图1为本发明提出的一种岩溶塌陷监测装置的结构示意图；

图2为本发明提出的一种岩溶塌陷监测装置的剖视图；

图3为本发明提出的升降监测机构的结构示意图；

图4为本发明提出的升降监测机构的关闭状态的结构示意图；

图5为本发明提出的升降监测机构的开启状态的结构示意图

图6为本发明提出的限位板与第三齿条位置关系的结构示意图

图7为图4中A1处的局部放大图；

图8为本发明提出的配合箱的内部结构示意图；

图9为本发明提出的一种岩溶塌陷监测装置的工作流程图；

图中：1、下壳体；2、上壳体；3、喇叭；4、警报灯；5、固定座；6、刻度槽；7、固定块；8、第一弹簧；9、升降监测机构；901、第二固定轴；902、第二齿轮；903、第一齿条；904、第一齿轮；905、第二齿条；906、第三齿轮；907、第三固定轴；908、凸轮；909、驱动杆；910、刻度指针；911、连接杆；912、限位板；913、限位槽；914、配合块；915、导轨；916、转轴；917、第一固定轴；10、配合箱；11、第二弹簧；12、控制按钮；13、控制器；14、信号发射器；15、固定杆；16、固定架。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的实施方式和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的实施方式的限制。

请参阅图1至图9，本发明提供一种技术方案：一种岩溶塌陷监测装置，包括下壳体1与上壳体2，下壳体1的内端面下侧固定连接有若干固定杆15，固定杆15的另一端均滑动穿设有固定块7，所属上壳体2通过固定块7与固定杆15滑动连接，为了能够得知岩溶的塌陷程度，下壳体1的右端面固定开设有刻度槽6，下壳体1的表面固定安装有喇叭3与警报灯4，当溶洞产生塌陷后，喇叭3与警报灯4会发出警报，下壳体1的内端面下侧固定安装有控制器13，控制器13的上端面设置有控制按钮12，下壳体1的外表面下侧固定连接有若干固定座5，下壳体1的内部下侧固定连接有固定架16，固定架16的前端面设置有升降监测机构9。

升降监测机构9包括下降组件、放大组件、计量组件，下降组件包括连接杆911与第一固定轴917，固定架16的前端面左侧设置有导轨915，导轨915的前端面滑动连接有若干转轴916，转轴916通过第一固定轴917与第一齿条903转动连接，通过设置转轴916与导轨915能够让第一齿条903保持水平向下移动，第一齿条903的左端面与连接杆911的右端面固定连接，连接杆911的左端面与上壳体2固定连接，放大组件设置于计量组件的右侧。

放大组件包括第二固定轴901与第三固定轴907，固定架16的前端面中部与第二固定轴901固定连接，固定架16的前端面右侧与第三固定轴907固定连接，第二固定轴901的另一端滑动穿设有第一齿轮904与第二齿轮902，第一齿轮904的左端面与第一齿条903的右端面啮合连接，第二齿轮902位于第一齿轮904的前侧，述第三固定轴907的另一端滑动穿设有第三齿轮906，第三齿轮906的前端面固定连接有凸轮908，控制器13的右侧设置有配合箱10，配合箱10的上侧滑动穿设有驱动杆909，凸轮908位于驱动杆909的上侧，驱动杆909的左端面固定连接有配合块914，配合块914设置于控制按钮12的上侧，计量组件设置于放大组件的右侧。

计量组件包括第二齿条905，第二齿条905的左端面与第三齿轮906的右端面啮合连接，刻度槽6的内部滑动穿设有刻度指针910，第二齿条905的右端面与刻度指针910固定连接，下壳体1的内端面右侧固定连接有限位板912，为了控制第二齿条905能够保持水平向下移动，限位板912的表面设置有限位槽913，第二齿条905与限位槽913滑动连接，

配合箱10的内端面固定连接有第二弹簧11，第二弹簧11的上端面与驱动杆909的下端面固定连接，当凸轮908的凸出端控制驱动杆909向下移动，配合块914按压控制按钮12后，依靠第二弹簧11的往复性来控制驱动杆909回到原来的位置。

为了更好地支撑上壳体2，固定杆15设置有两组，沿中部固定架16呈对称设置，固定杆15的外表面滑动套设有第一弹簧8，第一弹簧8能够支撑上壳体2原有的重力，进一步提高了监测装置的精准性。

为了进一步地提高监测装置的警报效果，控制器13的左侧固定安装有信号发射器14，信号发射器14控制喇叭3的警报时间，单次警报时间为三十秒。

工作原理：将本发明安装在需要监测的溶洞内，上壳体2与溶洞上侧接触，下壳体1固定与溶洞下侧固定连接，当溶洞产生塌陷时，岩溶石调到至上壳体2上并对其进行挤压，上壳体2向下移动，与上壳体2固定连接的连接杆911带动第一齿条903向下移动，通过设置转轴916与导轨915能够让第一齿条903保持水平向下移动，第一齿条903向下移动后，与第一齿条903啮合连接的第一齿轮904进行逆时针转动，与第一齿轮904固定连接的第二齿轮902也跟着进行同等角度的逆时针转动，第二齿轮902带动与其啮合连接的第三齿轮906进行顺时针转动，与第三齿轮906固定连接的凸轮908也跟着转动，凸轮908的凸出端控制驱动杆909向下移动，驱动杆909控制与其固定连接的配合块914移动，配合块914按压下侧的控制按钮12从而启动控制器13，控制器13控制信号发射器14发射信号至中央控制中心，中央控制中心发射信号启动喇叭3与警报灯4，警报灯4开始闪烁，喇叭3会发出警铃声对在场人员发出预警，单次警报时间为30秒；在凸轮908控制驱动杆909的同时，第三齿轮906控制与其啮合连接的第二齿条905向下移动，第二齿条905在限位板912内滑动，与第二齿条905右端面固定连接的刻度指针910在刻度槽6内滑动，根据刻度指针910在刻度槽6移动的数据来得出岩溶塌陷的深度。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的远离和宗旨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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种岩溶塌陷监测装置，包括下壳体（1）与上壳体（2），所述下壳体（2）的内端面下侧固定连接有若干固定杆（15），所述固定杆（15）的另一端均滑动穿设有固定块（7），所述上壳体（2）通过固定块（7）与固定杆（15）滑动连接，所述下壳体（1）的右端面固定开设有刻度槽（6）所述下壳体（1）的表面固定安装有喇叭（3）与警报灯（4），所述下壳体（1）的内部下侧固定连接有固定架（16），所述固定架（16）的前端面设置有升降监测机构（9）；

所述下壳体（1）的内端面下侧固定安装有控制器（13），所述控制器（13）的上端面设置有控制按钮（12），所述下壳体（1）的外表面下侧固定连接有若干固定座（5）；

所述升降监测机构（9）包括下降组件、放大组件、计量组件；

所述下降组件包括连接杆（911）与第一固定轴（917），所述固定架（16）的前端面左侧设置有导轨（915），所述导轨（915）的前端面滑动连接有若干转轴（916），所述转轴（916）通过第一固定轴（917）与第一齿条（903）转动连接，所述第一齿条（903）的左端面与连接杆（911）的右端面固定连接，所述连接杆（911）的左端面与上壳体（2）固定连接，所述放大组件设置于计量组件的右侧；

所述放大组件包括第二固定轴（901）与第三固定轴（907），所述固定架（16）的前端面中部与第二固定轴（901）固定连接，所述固定架（16）的前端面右侧与第三固定轴（907）固定连接，所述第二固定轴（901）的另一端滑动穿设有第一齿轮（904）与第二齿轮（902），所述第一齿轮（904）的左端面与第一齿条（903）的右端面啮合连接，所述第二齿轮（902）位于第一齿轮（904）的前侧，述第三固定轴（907）的另一端滑动穿设有第三齿轮（906），所述第三齿轮（906）的前端面固定连接有凸轮（908），所述控制器（13）的右侧设置有配合箱（10），所述配合箱（10）的上侧滑动穿设有驱动杆（909），所述凸轮（908）位于驱动杆（909）的上侧，所述驱动杆（909）的左端面固定连接有配合块（914），所述配合块（914）设置于控制按钮（12）的上侧，所述计量组件设置于放大组件的右侧；

所述计量组件包括第二齿条（905），所述第二齿条（905）的左端面与第三齿轮（906）的右端面啮合连接，所述刻度槽（6）的内部滑动穿设有刻度指针（910），所述第二齿条（905）的右端面与刻度指针（910）固定连接，所述下壳体（1）的内端面右侧固定连接有限位板（912），所述限位板（912）的表面设置有限位槽（913），所述第二齿条（905）与限位槽（913）滑动连接。

2.根据权利要求1所述的一种岩溶塌陷监测装置，其特征在于：所述配合箱（10）的内端面固定连接有第二弹簧（11），所述第二弹簧（11）的上端面与驱动杆（909）的下端面固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种岩溶塌陷监测装置，其特征在于：所述固定杆（15）设置有两组，沿中部固定架（16）呈对称设置，所述固定杆（15）的外表面滑动套设有第一弹簧（8）。

4.根据权利要求1所述的一种岩溶塌陷监测装置，其特征在于：控制器（13）的左侧固定安装有信号发射器（14），所述信号发射器（14）控制喇叭（3）的警报时间，单次警报时间为三十秒。

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