CN207317783U - 工程地质裂缝测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工程地质裂缝测量装置，针对现有装置无法满足裂缝的三维变形测量的问题，提供了以下技术方案，包括分别在地质裂缝两边固定的钢管基座以及与钢管基座固定连接的两个钢管支架，两个钢管支架的顶端均转动设有支撑杆，其中一根支撑杆铰接有固定测杆，其中另一支撑杆铰接有移动测杆,固定测杆与移动测杆上均设置有转动机构，移动测杆插接在固定测杆中，固定测杆远离支撑杆的一端固定设有多功能地质罗盘仪。随着时间的推移，可通过移动测杆在固定测杆上的位移，以及多功能地质罗盘仪上所测的倾向以及倾角得到裂缝的变形数据，从而计算得到地质裂缝的变形量，为工程技术人员能够及时采取有效地加固预防措施提供依据。

Description

工程地质裂缝测量装置

技术领域

本实用新型涉及工程地质测量领域，更具体地说，它涉及一种工程地质裂缝测量装置。

背景技术

工程建设、开挖、爆破以及采动等人类活动经常会引起岩土体的破坏与失稳，从而导致地表裂缝的发生。裂缝的出现部位正是岩土体应力集中区或是强度比较低的地方，这也可能是地面沉陷、塌陷等地质灾害发生的前兆，它的发展变化自然会影响到正常的工程建设、生产、交通道路以及地表建筑物的安全。因此，掌握它的变化趋势，是工程技术人员能够及时采取相应防范加固措施的重要依据，可见工程地质裂缝的变形监测是非常重要的。

工程地质裂缝的变形是受工程建筑、岩土体性质以及地应力等因素控制，所以其变形应该是三维的，既有拉张闭合变形和水平错动变形，也有沉降错动变形，因此，裂缝的变形监测也必须能够监测三个方向的变形。目前，裂缝变形监测方法有多种，多采用地表裂缝两侧定点观测的方法进行裂缝位移变化监测。例如，利用GPS 技术对裂缝两边的监测点进行变形监测，但是GPS 除受卫星信号和天气等因素影响测量精度以外，高精度的设备成本也比较高；机械式测量装置应用也很广泛，但是传统的机械式裂缝测量装置往往要一次性安装在观测点上，不能拆卸，这样不但有可能妨碍交通而且也不安全，容易丢失；而现有的分体式测量装置除测量精度有限外，其往往不能进行较大尺寸变形情况下的裂缝三维变形测量。

目前，申请号为201120086775.7的中国专利公开了一种工程地质裂缝测量装置，它包括两个分别固定在地质体裂缝两边的钢管基座，两个钢管支架分别通过下端的固定端头插入并固定在两边钢管基座的顶部钢管内，两个钢管支架的顶端通过销钉分别连接有固定测杆和移动测杆，固定测杆和移动测杆通过中间的多功能地质罗盘仪进行连接；多功能地质罗盘仪为立方体设计，固定测杆固定于其内部，且其以两边测杆的销钉及旋转垫片为依托自由旋转。

这种工程地质裂缝测量装置虽然能克服现有的工程地质裂缝测量装置中由于自身结构及精度等缺陷而无法方便准确的测量裂缝三维变型量的不足，但由于该装置的两个钢管支架是插入固定在钢管基座中，但当裂缝发生前后移动时，与钢管支架连接的固定测杆与移动测杆并不能发生水平转动，而导致装置的损坏，无法从真正意义上满足测量三位变型量，仍有改进的空间。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种工程地质裂缝测量装置，具有满足裂缝的三维变形测量的优点。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种工程地质裂缝测量装置，包括分别在地质裂缝两边固定的钢管基座以及与钢管基座固定连接的两个钢管支架，两个所述钢管支架的顶端均转动设有支撑杆，其中一根所述支撑杆铰接有固定测杆，其中另一所述支撑杆铰接有移动测杆,所述固定测杆与移动测杆上均设置有使固定测杆或移动测杆发生杆间相对转动的转动机构，所述移动测杆插接在固定测杆中，所述固定测杆远离支撑杆的一端固定设有用于测量倾向以及倾角的多功能地质罗盘仪。

采用上述技术方案，在利用这种工程地质裂缝测量装置时，可通过钢管基座预埋在地下以使钢管支架与地面固定，随着时间的推移，地质发生移动，会使得裂缝两侧的地面发生一定程度上的偏移，此时两边的钢管支架会发生相对位置的偏移，则可通过移动测杆在固定测杆上的位移，以及多功能地质罗盘仪上所测的倾向以及倾角得到裂缝的变形数据，从而计算得到地质裂缝的变形量，为工程技术人员能够及时采取有效地加固预防措施提供依据。在地质变化的过程中，由于裂缝变形数据的测量需要满足三维空间上的任意变形，通过支撑杆与钢管支架的相对转动、支撑杆和固定测杆或移动测杆的相对转动、固定测杆或移动测杆的杆间相对转动以及移动测杆在固定测杆中的相对滑动使得这种工程地质裂缝测量装置能够满足裂缝的三维变形测量。

优选的，所述钢管支架的顶端固定有呈圆台形的凸台，所述支撑杆靠近钢管支架之间的一端开设有套接在凸台外的滑套。

采用上述技术方案，钢管支架与支撑杆之间的相对转动是通过凸台与滑套之间的相对转动来完成，此外凸台呈圆台型，则凸台的斜坡可承受较大的轴向负荷，使得支撑杆以及与支撑杆所连接的物体的重量减少对钢管支架与滑套之间的摩擦，以提高滑套与凸台配合转动的稳定性。

优选的，所述凸台与滑套之间设有转动设置在凸台表面的滚子。

采用上述技术方案，滚子能够减少凸台与滑套之间的滑动摩擦，具有较高的滚动接触疲劳强度，在裂缝发生变化时，钢管支架与支撑杆可轻松发生转动适应裂缝的变化。

优选的，所述钢管支架与支撑杆上均绕轴线开设有环形限位槽，所述限位槽转动设有限位套。

采用上述技术方案，由于钢管支架与支撑杆之间仅通过凸台与滑套之间的转动连接，当发生较大偏转的时候，滑套会与凸台发生分离，导致钢管支架与支撑杆的脱离，会造成装置的无法正常使用，则通过钢管支架与支撑杆的上转动设置的限位套，限位套卡接在限位槽中发生转动，避免钢管支架与支撑杆之间发生轴向上的相对运动，增强了装置的稳定性。

优选的，所述限位套包括将钢管支架与支撑杆包围的若干弧形限位板，所述弧形限位板之间通过锁紧组件连接。

采用上述技术方案，限位套包括将钢管支架与支撑杆包围的弧形限位板，通过锁紧组件可将相邻的弧形限位板连接在一起，以实现限位套的包围限位功能，同时通过锁紧组件连接弧形限位板，在需要拆卸装置的时候，通过打开锁紧组件即可解除弧线限位板对钢管支架以及支撑杆的约束，实现钢管支架与支撑杆的可拆卸连接。

优选的，所述锁紧组件包括贯穿弧形限位板的螺栓以及锁紧螺栓的螺母。

采用上述技术方案，锁紧组件为简单的螺栓与螺母连接，在固定以及锁紧的过程均较为简单。

优选的，所述转动机构分别将固定测杆以及移动测杆划分成两节互相转动的分测杆。

采用上述技术方案，转动机构将固定测杆或者移动杆分成两节分测杆，并使分测杆发生相对转动，当裂缝发生变化时，分测杆能够发生转动适应于裂缝的变化，避免在裂缝变化的过程会造成对装置的损坏。

优选的，所述转动机构包括与固定测定测杆或者移动测杆的两节分测杆转动连接的支座，两节所述分测杆靠近支座的一端设置有限位块，两节所述分测杆上均套设有将限位块锁紧在与支座形成的空间中转动的限位圈，所述限位套和支座上穿设有固定两者的插销。

采用上述技术方案，两根分测杆是通过设置在两者之间的支架进行连接，并且通过套设在分测杆上的限位圈与支架进行连接，使得限位圈与支架固定连接，而分测杆上的凸块可在限位圈与支架围成的空间内转动，通过限位圈与支架的连接限分测杆的转动可以限制分测杆发生轴向上的移动，同时限位圈与支撑是通过插销固定，可实现转动机构与分测杆之间的可拆卸连接。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：通过支撑杆与钢管支架的相对转动、支撑杆和固定测杆或移动测杆的相对转动、固定测杆或移动测杆的杆间相对转动以及移动测杆在固定测杆中的相对滑动使得这种工程地质裂缝测量装置能够满足裂缝的三维变形测量，结构简单，提高了装置的稳定性，适合于长期的监测使用。

附图说明

图1为本实用新型中实施例的结构示意图；

图2为本实用新型中钢管支架、支撑杆、限位套和锁紧组件以及转动机构的爆炸图；

图3为图2的A部示意图。

图中：1、钢管支架；11、钢管基座；12、支撑杆；13、凸台；14、滑套；15、滚子；16、限位槽；17、限位套；171、弧形限位板；18、锁紧组件；181、螺栓；182、螺母；2、测杆；21、固定测杆；22、移动测杆；23、凸块；24、刻度；25、分测杆；3、转动机构；31、支座；32、限位块；33、限位圈；34、限位孔；35、插销；4、多功能地质罗盘仪；41、方形盒体；42、倾向测量仪；43、支撑座；44、倾角测量仪；441、弧形刻度盘；442、倾角指针；443、圆柱形水准气泡；444、配重块；45、盖板。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本实用新型进行详细描述。

一种工程地质裂缝测量装置，参见图1，包括在位于地质体裂缝的同一条垂线上的两个钢管基座11，两个钢管基座11分别位于裂缝的两侧，并且钢管基座11通过用混凝土加固浇筑埋设在地下，两个钢管基座11均固定设有竖直向上延伸的钢管支架1。

参见图2和图3，钢管支架1转动连接有支撑杆12，钢管支架1靠近支撑杆12的一端朝向支撑杆12延伸有一凸台13，支撑杆12靠近钢管支架1的一端开设有可套接在凸台13上的滑套14，同时在凸台13与滑套14之间设有转动设置在凸台13上用于减少凸台13与滑套14之间摩擦的滚子15，此外钢管支架1靠近凸台13的一端以及支撑杆12靠近钢管支架1的一端均开设有绕着钢管支架1轴线旋转的限位槽16，限位槽16中转动设有限位套17，限位套17包括两块将钢管支架1以及支撑杆12包围的弧形限位板171，两块弧形限位板171之间穿设有固定锁紧两块弧形限位板171的锁紧组件18，锁紧组件18包括贯穿两块弧形限位板171的螺栓181以及锁紧螺栓181以固定两块弧形限位板171的螺母182。

参见图2和图3，两根支撑杆12远离钢管支架1的一端均铰接有朝向两根支撑杆12中心延伸的测杆2，测杆2包括圆柱形的固定测杆21以及圆柱形的移动测杆22，固定测杆21为中空设计，并且固定测杆21的内径等于移动测杆22的外径，使得移动测杆22可以插接在固定测杆21中并相对固定测杆21发生滑动，同时移动测杆22上沿其长度方向开设有滑槽（图中未示意），固定测杆21的内壁上设有插入滑槽中以限制移动测杆22与固定测杆21发生相对转动的凸块23，此外，移动测杆22上沿其长度方向设有方便工作人员进行读数的刻度24。

参见图2和图3，固定测杆21与移动测杆22两者分别靠近各自连接支撑杆12的一端设有可使得固定测杆21与移动测杆22发生轴向转动的转动机构3，转动机构3使得测杆2分为两节分测杆25，两节分测杆25通过一个支座31连接的一起，两节分测杆25靠近支座31的一端均沿径向凸起一圈限位块32，两节分测杆25上均套设有将限位块32与支座31锁紧的限位圈33，限位圈33与支座31上均开设有限位孔34，可在限位孔34中插入插销35以实现锁紧，同时限位块32以及分测杆25均与支座31和限位圈33间隙配合，使得地质发生移动时，侧杆2可通过转动来抵消由位移对工程地质裂缝测量装置产生的拉力。

参见图1，固定测杆21远离支撑杆12的一端固定设有多功能地质罗盘仪4，多功能地质罗盘仪4包括固定在固定测杆21上的方形盒体41，固定测杆21贯穿方形盒体41并将方形盒体41划分为两个区域，方形盒体41的上区域固定设有用于测量倾向的倾向测量仪42，倾向测量仪42通过设置在方形盒体41顶端的支撑座43固定，倾向测量仪42为一个罗盘指南针，当将罗盘指南针调至水平后，可通过设置在支撑座43上的锁紧螺栓（图中未示意）将倾向测量仪42锁紧固定。另外，方形盒体41的下区域设有用于检测倾角的倾角测量仪44，倾角测量仪44包括固定在方形盒体41中的弧形刻度盘441，以及与方形盒体41铰接的指向弧形刻度盘441的刻度的倾角指针442，倾角指针442上设有同于调节倾角指针442水平度的圆柱形水准气泡443，同时在圆柱形水准气泡443下面固定设有加强倾角指针442稳定性的配重块444，在方形盒体41处还铰接有遮盖倾角测量仪44的盖板45。

综上所述，当发现裂缝需要进行裂缝变形量的测试时，先将裂缝的两侧挖掘可预埋钢管支座31的凹坑，将钢管支座31利用混凝土进行加固浇筑，并且使得两钢管支架1的高度一致，然后通过在钢管支架1上套接支撑杆12，支撑杆12远离钢管支架1的一端铰接测杆2，再将多功能地质罗盘仪4安装好，组装完成完整的工程地质裂缝测量装置，之后调节倾向测量仪42和倾角测量仪44的水平度，使得两者的测量位置均处于水平状态，记录此时的倾向角度、倾角角度以及移动测杆22插接在固定测杆21中的刻度值。之后经过一端时间后，裂缝地质发生改变，支撑杆12与钢管支架1的相对转动、支撑杆12和固定测杆21或移动测杆22的相对转动、固定测杆21或移动测杆22的杆间相对转动以及移动测杆22在固定测杆21中的相对滑动使得这种工程地质裂缝测量装置能够满足裂缝的三维变形测量，此时再读取相对应的倾向角度、倾角角度以及移动测杆22插接在固定测杆21的刻度值，之后将测得的数据利用公式将每次所测数据进行对比计算，即可得到地质裂缝任意监测时段的变形量，为工程技术人员及时采取有效地加固预防措施提供依据。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种工程地质裂缝测量装置，包括分别在地质裂缝两边固定的钢管基座(11)以及与钢管基座(11)固定连接的两个钢管支架(1)，其特征是：两个所述钢管支架(1)的顶端均转动设有支撑杆(12)，其中一根所述支撑杆(12)铰接有固定测杆(21)，其中另一所述支撑杆(12)铰接有移动测杆(22),所述固定测杆(21)与移动测杆(22)上均设置有使固定测杆(21)或移动测杆(22)发生杆间相对转动的转动机构(3)，所述移动测杆(22)插接在固定测杆(21)中，所述固定测杆(21)远离支撑杆(12)的一端固定设有用于测量倾向以及倾角的多功能地质罗盘仪(4)。

2.根据权利要求1所述的工程地质裂缝测量装置，其特征是：所述钢管支架(1)的顶端固定有呈圆台形的凸台(13)，所述支撑杆(12)靠近钢管支架(1)之间的一端开设有套接在凸台(13)外的滑套(14)。

3.根据权利要求2所述的工程地质裂缝测量装置，其特征是：所述凸台(13)与滑套(14)之间设有转动设置在凸台(13)表面的滚子(15)。

4.根据权利要求2所述的工程地质裂缝测量装置，其特征是：所述钢管支架(1)与支撑杆(12)上均绕轴线开设有环形限位槽(16)，所述限位槽(16)转动设有限位套(17）。

5.根据权利要求4所述的工程地质裂缝测量装置，其特征是：所述限位套(17)包括将钢管支架(1)与支撑杆(12)包围的若干弧形限位板(171)，所述弧形限位板(171)之间通过锁紧组件(18)连接。

6.根据权利要求5所述的工程地质裂缝测量装置，其特征是：所述锁紧组件(18)包括贯穿弧形限位板(171)的螺栓(181)以及锁紧螺栓(181)的螺母(182)。

7.根据权利要求1所述的工程地质裂缝测量装置，其特征是：所述转动机构(3)分别将固定测杆(21)以及移动测杆(22)划分成两节互相转动的分测杆(25)。

8.根据权利要求7所述的工程地质裂缝测量装置，其特征是：所述转动机构(3)包括与固定测杆(21)或者移动测杆(22)的两节分测杆(25)转动连接的支座(31)，两节所述分测杆(25)靠近支座(31)的一端设置有限位块(32)，两节所述分测杆(25)上均套设有将限位块(32)锁紧在与支座(31)形成的空间中转动的限位圈(33)，所述限位套(17)和支座(31)上穿设有固定两者的插销(35)。