CN116295076B - 用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置，它包括安装在每支位移测量计两端的导杆筒，所述导杆筒筒内卡设有定位推送机构；所述定位推送机构包括嵌置在导杆筒内的推送主体，所述推送主体两端分别设置有轴向布置的连接杆，所述连接杆活动连接有推送接长杆；所述推送主体外周设置有限位凸起，每个限位凸起内部均开凿有径向布置的滑动槽，每个所述滑动槽内设置有轴向布置的导杆，对称布置的限位凸起之间连接有限位弹簧。本发明不仅能够将多支位移测量计逐节、串联推送进钻孔指定深度，当位移测量计到达指定位置后，还能够自动解锁，收回该安装导向及锁定装置，同时避免在钻孔内进行灌浆固定的繁琐。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，具体地指一种用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置。
背景技术
地下工程建设与运营全生命周期中，必须要对围岩的安全状态实时监测和评价，其中，围岩变形是进行围岩安全稳定评价的关键指标。尤其是在软岩地层开挖地下隧道(或洞室)，经常会发生围岩大变形破坏，此时，围岩变形的实时监测显得尤为重要。目前，常见的围岩变形监测手段主要包括围岩表面收敛监测和围岩内部位移监测。其中，安装于围岩内部的位移测量仪器一般需在构筑物整个寿命周期内使用，因此，这些仪器必须具有良好耐久性、较强抗腐蚀性，同时还需要易于安装、操作简单。
针对地下隧道/洞室围岩的米级大变形，采用串联式位移测量计测量地下隧道(或洞室)围岩的内部变形。串联式位移测量计由振弦式位移计、多支大量程激光位移计、以及测斜仪相互串联而成，适用于地下隧道/洞室围岩的米级大变形测量，能够精确测量不同深度岩体内的变形分布情况。
在安装串联式位移测量计时，首先将振弦式位移计、多支大量程激光位移计、以及测斜仪逐节推送进钻孔指定深度，然后在钻孔中浇筑混凝土将它们固定在钻孔内，达到长期测量围岩变形的目的。但是串联式位移测量计安装过程中存在如下缺点：第一，串联式位移测量计中的单支大量程激光位移计一般为1.2m/支，其长度较长，依照现有的推送方法，无法将串联的多支位移计推送至钻孔指定深度；第二，需要在钻孔内灌浆将所有的位移计固定，安装过程较繁琐。
针对现有技术的不足之处，本发明提出一种用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置，不仅能够将多支位移测量计逐节、串联推送进钻孔指定深度，当位移测量计到达指定位置后，还能够自动解锁，收回该安装导向及锁定装置。
为达到上述目的，本发明所设计的一种用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置，用于将多支位移测量计逐支、串联推送至岩石钻孔内部，实现围岩钻孔内多点位移测量，其特别之处在于：包括安装在每支位移测量计两端的导杆筒，所述导杆筒与对应的位移测量计平行布置，所述导杆筒筒壁上开凿有对称布置的卡槽，所述导杆筒筒内卡设有定位推送机构；
所述定位推送机构包括嵌置在导杆筒内的推送主体，所述推送主体两端分别设置有轴向布置的连接杆，且连接杆直径不大于导杆筒直径，所述连接杆活动连接有用于将位移测量计推送至钻孔内的推送接长杆，且推送接长杆直径不大于导杆筒直径，多根推送接长杆通过定位推送机构进行首尾相连，从而实现相邻的位移测量计的串联导向安装；
所述推送主体外周设置有与对称布置的卡槽相匹配、且呈锥形结构的限位凸起，每个限位凸起内部均开凿有径向布置的滑动槽，每个所述滑动槽内设置有轴向布置、且与推送主体固定连接的导杆，对称布置的限位凸起之间连接有限位弹簧；朝向同一方向扭转推送主体，限位凸起在扭转力的作用下脱离卡槽的卡制，从而将定位推送机构和推送接长杆解锁出导杆筒。
进一步地，所述连接杆为空心连接杆，所述连接杆上设置有径向对称布置的插孔；所述推送接长杆插接在连接杆内，所述推送接长杆两端设置有与插孔相匹配的插销孔。
进一步地，所述连接杆为空心连接杆，所述推送接长杆与连接杆之间通过外螺纹连接。
进一步地，还包括安装在每支位移测量计两端的卡箍，所述导杆筒固设于卡箍上。
更进一步地，所述卡箍四周固定连接有呈圆周分布的若干个弹片，每个所述弹片均朝向钻孔外部发散延伸，且圆周分布的弹片构成的发散直径大于钻孔直径，从而将对应的位移测量计及导杆筒推入钻孔并固定在钻孔内。
更进一步地，所述弹片发散角度a为30～45°。
更进一步地，所述弹片厚度为2～4mm，硬度为500～600HBW。
更进一步地，所述弹片发散端头为圆弧形。
更进一步地，所述卡箍为对称布置的C型卡箍，每个所述C型卡箍端部均朝径向延伸有连接片，每个所述连接片上均开凿有连接孔，对称布置的C型卡箍之间通过连接孔内的螺栓连接。
本发明的优点在于：
1、本发明在每支位移测量计两端分别设置与对应的位移测量计平行布置的导杆筒，通过导杆筒内的定位推送机构将多根推送接长杆首尾相连，实现相邻的位移测量计的串联导向安装；
2、本发明将定位推送机构卡设在导杆筒的卡槽内，通过对称布置的限位凸起之间设置的限位弹簧，使限位凸起在扭转力的作用下能够同时向推送主体内部滑动，并在其锥形结构的协助下，脱离卡槽的卡制，成功解锁，从而在串联的位移测量计到达指定位置后，收回定位推送机构和推送接长杆；
3、本发明在每支位移测量计两端分别设置周向布置的弹片，安装时将每支位移测量计逐节塞进钻孔内，此时弹片由于受到钻孔内壁的约束，被压缩并紧密贴合在钻孔内壁上，保证位移测量计只能沿钻孔内部方向推入，无法向钻孔外部拔出；
4、当串联的位移测量计被推到设定深度后，将推送接长杆向钻孔外用力拉动，由于弹片是朝向钻孔外部发散设计，在拉力作用下，弹片会愈加牢固地卡进钻孔内壁，从而将每支位移测量计两端固定在钻孔内，保证每支位移测量计两端分别与围岩同步变形，实现围岩钻孔内多点位移测量，同时还能够避免使用混凝土浇筑固定位移测量计的复杂过程；
本发明用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置不仅能够将多支位移测量计逐节、串联推送进钻孔指定深度，实现围岩钻孔内多点位移测量，当位移测量计到达指定位置后，还能够自动解锁，收回该安装导向及锁定装置；同时避免在钻孔内进行灌浆固定的繁琐，安装过程简单，减少工作人员的劳动强度。
附图说明
图1为应用本发明串联两支位移测量计的立体结构示意图；
图2为本发明用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置中的导杆筒和定位推送机构的俯视结构示意图；
图3为本发明用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置中的定位推送机构的正视立体结构示意图；
图4为本发明用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置中的定位推送机构的侧视立体结构示意图；
图5为图4中的A-A向的剖视结构示意图；
图6为本发明用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置中的推送接长杆的立体结构示意图；
图7为本发明用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置中的卡箍和导杆筒的立体结构示意图；
图中：卡箍1、导杆筒2、定位推送机构3、推送接长杆4、弹片5；
卡箍1包括：连接片1-1、连接孔1-2；
导杆筒2包括：卡槽2-1；
定位推送机构3包括：推送主体3-1、限位凸起3-2、滑动槽3-3、导杆3-4、限位弹簧3-5、连接杆3-6、插孔3-7；
推送接长杆4包括：插销孔4-1。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，因此不能理解为对发明的限制。
地下隧道/洞室开挖后，靠近开挖临空面的围岩变形最大，围岩大变形区域，围岩变形可达到米级；随着深度增加，围岩的变形量逐渐较少，一般是毫米级别。大量程激光位移计采用激光测距，其精度为±1mm，。为提高深部围岩变形的测量精度，进一步串联振弦式位移计，其测量精度为±0.1mm(最大量程2.5～5cm)，能够满足深部围岩毫米级别的变形测量。因此，通常将振弦式位移计、多支大量程激光位移计、以及测斜仪相互串联，形成串联式位移测量计，精确测量不同深度岩体内的变形分布情况。
如图1～7所示，本发明用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置，用于将多支位移测量计逐支、串联推送至岩石钻孔内部，实现围岩钻孔内多点位移测量，其包括安装在每支位移测量计两端的导杆筒2，所述导杆筒2与对应的位移测量计平行布置，所述导杆筒2筒壁上开凿有对称布置的卡槽2-1，所述导杆筒2筒内卡设有定位推送机构3。
所述定位推送机构3包括嵌置在导杆筒2内的推送主体3-1，所述推送主体3-1两端分别设置有轴向布置的连接杆3-6，且连接杆3-6直径不大于导杆筒2直径，所述连接杆3-6活动连接有用于将位移测量计推送至钻孔内的推送接长杆4，且推送接长杆4直径不大于导杆筒2直径，多根推送接长杆4通过定位推送机构3进行首尾相连，从而实现相邻的位移测量计的串联导向安装。
所述推送主体3-1外周设置有与对称布置的卡槽2-1相匹配、且呈锥形结构的限位凸起3-2，每个限位凸起3-2内部均开凿有径向布置的滑动槽3-3，每个所述滑动槽3-3内设置有轴向布置、且与推送主体3-1固定连接的导杆3-4，对称布置的限位凸起3-2之间连接有限位弹簧3-5；朝向同一方向扭转推送主体3-1，限位凸起3-2在扭转力的作用下脱离卡槽2-1的卡制，从而将定位推送机构3和推送接长杆4解锁出导杆筒2。
本实施例中，每支位移测量计两端的分别安装径向对称布置的两个导杆筒2。
本发明在每支位移测量计两端分别设置与对应的位移测量计平行布置的导杆筒2，通过导杆筒2内的定位推送机构3将多根推送接长杆4首尾相连，实现相邻的位移测量计的串联导向安装；同时，本发明将定位推送机构3卡设在导杆筒2的卡槽2-1内，通过对称布置的限位凸起3-2之间设置的限位弹簧3-5，使限位凸起3-2在扭转力的作用下能够同时向推送主体3-1内部滑动，并在其锥形结构的协助下，脱离卡槽2-1的卡制，成功解锁，从而在串联的位移测量计到达指定位置后，收回定位推送机构3和推送接长杆4。
优选地，所述连接杆3-6为空心连接杆，所述连接杆3-6上设置有径向对称布置的插孔3-7；所述推送接长杆4插接在连接杆3-6内，所述推送接长杆4两端设置有与插孔3-7相匹配的插销孔4-1。
优选地，所述连接杆3-6为空心连接杆，所述推送接长杆4与连接杆3-6之间通过外螺纹连接。
推送接长杆4与连接杆3-6之间的连接方式不作为本发明的限制。
优选地，为了便于安装，本发明还包括安装在每支位移测量计两端的卡箍1，所述导杆筒2固设于卡箍1上。
优选地，所述卡箍1四周固定连接有呈圆周分布的若干个弹片5，每个所述弹片5均朝向钻孔外部发散延伸，且圆周分布的弹片5构成的发散直径大于钻孔直径，从而将对应的位移测量计及导杆筒2推入钻孔并固定在钻孔内。
本发明在每支位移测量计两端分别设置周向布置的弹片5，安装时将每支位移测量计逐节塞进钻孔内，此时弹片5由于受到钻孔内壁的约束，被压缩并紧密贴合在钻孔内壁上，保证位移测量计只能沿钻孔内部方向推入，无法向钻孔外部拔出。
当串联的位移测量计被推到设定深度后，将推送接长杆4向钻孔外用力拉动，由于弹片5是朝向钻孔外部发散设计，在拉力作用下，弹片5会愈加牢固地卡进钻孔内壁，从而将每支位移测量计两端固定在钻孔内，保证每支位移测量计两端分别与围岩同步变形，同时还能够避免使用混凝土浇筑固定位移测量计的复杂过程。
优选地，所述弹片5发散角度a为30～45°。本实施例中的弹片5发散角度a为35°。弹片5发散角度过大，无法推入钻孔内；弹片5发散角度过小，推送接长杆4向钻孔外部用力拉动时，容易将弹片5拉出。
优选地，所述弹片5厚度为2～4mm，硬度为500～600HBW。本实施例中的弹片5厚度为3mm，硬度为500HBW。弹片5硬度过大，不容易变形，无法推入钻孔；弹片5硬度过小，不能够牢固地卡进钻孔内壁，导致安装不牢固。
优选地，圆周布置的所述弹片5个数大于或等于3。本实施例中的弹片5为4个，且均匀分布在卡箍1四周，保证安装的牢固性。
具体地，所述弹片5发散端头为圆弧形，当推送接长杆4向钻孔外部用力拉动时，便于牢固地卡进钻孔内壁。
具体地，所述卡箍1为对称布置的C型卡箍，每个所述C型卡箍端部均朝径向延伸有连接片1-1，每个所述连接片1-1上均开凿有连接孔1-2，对称布置的C型卡箍之间通过连接孔1-2内的螺栓连接。
优选地，所述弹片5为不锈钢材质。304不锈钢是一种通用性的不锈钢材料，防锈性能比200系列的不锈钢材料要强，耐高温方面也比较好，一般使用温度极限小于650℃。另外，304不锈钢具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能，在实验中得出：304不锈钢在浓度≤65％、且沸腾温度以下的硝酸中具有很强的抗腐蚀性。304不锈钢对碱溶液及大部分有机酸和无机酸亦具有良好的耐腐蚀能力，适应岩石钻孔环境。
应用本发明，将多支位移测量计逐支、串联推送至岩石钻孔内部的步骤如下：
步骤一、首先将固定有导杆筒2、弹片5的卡箍1安装在每支位移测量计内外两端；
步骤二、将振弦式位移计安装在第一支大量程激光位移计内端，将第一根推送接长杆4内端插入第一支大量程激光位移计内端的连接杆3-6，在插销孔4-1内插入插销，实现第一根推送接长杆4内端与第一支大量程激光位移计内端的定位推送机构3的连接；
步骤三、在第一支大量程激光位移计外端安装卡箍1，并将第一根推送接长杆4外端插入第一支大量程激光位移计外端的连接杆3-6，在插销孔内4-1插入插销，实现第一根推送接长杆4外端与第一支大量程激光位移计外端的定位推送机构3的连接；
步骤四、将振弦式位移计和第一支大量程激光位移计推进钻孔内，此时弹片5由于受到钻孔内壁的约束，被压缩并紧密贴合在钻孔内壁上，保证振弦式位移计和第一支大量程激光位移计只能沿钻孔内部方向推入，无法向钻孔外部拔出；
步骤五、继续将第二根推送接长杆4内端插入第一支大量程激光位移计外端的连接杆3-6，在插销孔内4-1插入插销；将第二支大量程激光位移计内外两端安装卡箍1；
步骤六、将第二根推送接长杆4外端插入第二支大量程激光位移计内端的连接杆3-6，在插销孔内4-1插入插销，实现第二根推送接长杆4外端与第二支大量程激光位移计内端的定位推送机构3的连接，从而实现第一支大量程激光位移计与第二支大量程激光位移计的串联；
步骤七、根据钻孔深度以及需要测量的围岩深度，重复上步骤将多支大量程激光位移计全部推进钻孔内；
步骤八、当串联的多支大量程激光位移计被推到目标深度后，向钻孔外用力拉动推送接长杆4，由于弹片5是朝向钻孔外部发散设计，在拉力作用下，弹片5会愈加牢固地卡进钻孔内壁，从而将振弦式位移计和多支大量程激光位移计固定在钻孔内，保证每支大量程激光位移计内外两端分别与围岩同步变形；
步骤九、向顺时针(或逆时针)方向扭转最后一根推送接长杆4，位于同一轴线上的所有定位推送机构3一并顺时针((或逆时针)旋转，锥形结构的限位凸起3-2在扭转力的作用下同时向推送主体3-1内部滑动，最终使限位凸起3-2旋转压入推送主体3-1内部，脱离卡槽2-1的卡制，抽回同一轴线上的所有定位推送机构3和推送接长杆4。
本发明用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置不仅能够将多支位移测量计逐节、串联推送进钻孔指定深度，当位移测量计到达指定位置后，还能够自动解锁，收回该安装导向及锁定装置；同时避免在钻孔内进行灌浆固定的繁琐，安装过程简单，减少工作人员的劳动强度。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置，用于将多支位移测量计逐支、串联推送至岩石钻孔内部，实现围岩钻孔内多点位移测量，其特征在于：包括安装在每支位移测量计两端的导杆筒(2)，所述导杆筒(2)与对应的位移测量计平行布置，所述导杆筒(2)筒壁上开凿有对称布置的卡槽(2-1)，所述导杆筒(2)筒内卡设有定位推送机构(3)；
所述定位推送机构(3)包括嵌置在导杆筒(2)内的推送主体(3-1)，所述推送主体(3-1)两端分别设置有轴向布置的连接杆(3-6)，且连接杆(3-6)直径不大于导杆筒(2)直径，所述连接杆(3-6)活动连接有用于将位移测量计推送至钻孔内的推送接长杆(4)，且推送接长杆(4)直径不大于导杆筒(2)直径，多根推送接长杆(4)通过定位推送机构(3)进行首尾相连，从而实现相邻的位移测量计的串联导向安装；
所述推送主体(3-1)外周设置有与对称布置的卡槽(2-1)相匹配、且呈锥形结构的限位凸起(3-2)，每个限位凸起(3-2)内部均开凿有径向布置的滑动槽(3-3)，每个所述滑动槽(3-3)内设置有轴向布置、且与推送主体(3-1)固定连接的导杆(3-4)，对称布置的限位凸起(3-2)之间连接有限位弹簧(3-5)；朝向同一方向扭转推送主体(3-1)，限位凸起(3-2)在扭转力的作用下脱离卡槽(2-1)的卡制，从而将定位推送机构(3)和推送接长杆(4)解锁出导杆筒(2)。
2.根据权利要求1所述的用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置，其特征在于：所述连接杆(3-6)为空心连接杆，所述连接杆(3-6)上设置有径向对称布置的插孔(3-7)；所述推送接长杆(4)插接在连接杆(3-6)内，所述推送接长杆(4)两端设置有与插孔(3-7)相匹配的插销孔(4-1)。
3.根据权利要求1所述的用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置，其特征在于：所述连接杆(3-6)为空心连接杆，所述推送接长杆(4)与连接杆(3-6)之间通过外螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置，其特征在于：还包括安装在每支位移测量计两端的卡箍(1)，所述导杆筒(2)固设于卡箍(1)上。
5.根据权利要求4所述的用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置，其特征在于：所述卡箍(1)四周固定连接有呈圆周分布的若干个弹片(5)，每个所述弹片(5)均朝向钻孔外部发散延伸，且圆周分布的弹片(5)构成的发散直径大于钻孔直径，从而将对应的位移测量计及导杆筒(2)推入钻孔并固定在钻孔内。
6.根据权利要求5所述的用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置，其特征在于：所述弹片(5)发散角度a为30～45°。
7.根据权利要求6所述的用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置，其特征在于：所述弹片(5)厚度为2～4mm，硬度为500～600HBW。
8.根据权利要求7所述的用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置，其特征在于：所述弹片(5)发散端头为圆弧形。
9.根据权利要求5所述的用于串联式多点位移测量计的安装导向及锁定装置，其特征在于：所述卡箍(1)为对称布置的C型卡箍，每个所述C型卡箍端部均朝径向延伸有连接片(1-1)，每个所述连接片(1-1)上均开凿有连接孔(1-2)，对称布置的C型卡箍之间通过连接孔(1-2)内的螺栓连接。
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| 苏皮阿蒂项目钻孔涌水下多点位移计的埋设安装方法;曹景阳 等;水电与新能源;20190731;第33卷(第7期);第59-62页 * |
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