CN209279947U - 一种水准仪测量隧道净空收敛的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水准仪测量隧道净空收敛的装置，包含壳体、垂直齿条以及水平齿条，壳体内设有同轴齿轮，同轴齿轮包含一水平转动轴以及固定在水平转动轴上的第一齿轮和第二齿轮，水平转动轴沿着左右方向水平设置并可转动；垂直齿条的一垂直边上具有齿，垂直齿条竖直设置且与第一齿轮啮合；壳体上具有水平通孔，水平齿条水平设置且一水平边上具有齿，水平齿条穿所述水平通孔而一端位于壳体内并与第二齿轮啮合，且另一端位于壳体外，用于与被测隧道岩壁接触连接，隧道净空收敛导致岩壁推动水平齿条移动，通过同轴齿轮带动竖直齿条同步移动。本实用新型测量准确，价格便宜，测量速度快，并且能够知道隧道哪一侧发生位移。

Description

一种水准仪测量隧道净空收敛的装置

技术领域

本实用新型属于测绘领域，特别涉及一种水准仪测量隧道净空收敛的装置。

背景技术

隧道需要进行收敛测量来监测围岩变形，隧道收敛测量的观测点位于隧道两侧，施工单位一般采用收敛计进行收敛测量，收敛计测量存在以下问题：一、数显收敛计尺带随风力改变发生抖动，使得拉力和数字显示受外界影响而波动。二、相对位移超过有效量程需更换插尺孔，钢尺冲孔距离不精确增加测量误差。三、收敛计测量两点之间的距离，即相对位移，但相对位移数据无法确定哪一侧围岩变形大，具体位移多少。若要得到各点绝对位移，还需要增加更多基线，如测量两个收敛点到拱顶的斜向基线，这就增加了测量人员的作业难度。

实践和研究表明，全站仪测量对于隧道收敛测量也有较大缺陷，针对全站仪测量，主要有以下因素会对收敛测量精度造成影响：一、隧道空间狭小，测量时仰角较大，此时测角精度影响较大。二、隧道内情况复杂，往往监测人员进行测量的时大型机械并没有停止施工作业，引起风振，这对目标的瞄准和测量精度有很大的影响。三、隧道中光线不足，而且灰尘大，存在无法测量目标或测距不准情况。全站仪自由设站法，连续累计测站定向和测量的误差，结果精度难以保证。

水准仪在隧道拱顶沉降应用广泛，但用其测量净空收敛的方法研究尚少。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中收敛计以及全站仪对于隧道收敛测量中存在的各种技术缺陷，提供一种水准仪测量隧道净空收敛的装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种水准仪测量隧道净空收敛的装置，

包含壳体、垂直齿条以及水平齿条，壳体内设有同轴齿轮，同轴齿轮包含一水平转动轴以及固定在水平转动轴上的第一齿轮和第二齿轮，水平转动轴沿着左右方向水平设置并可转动；

垂直齿条的一垂直边上具有齿，垂直齿条竖直设置且与第一齿轮啮合；壳体上具有水平通孔，水平齿条水平设置且一水平边上具有齿，水平齿条穿所述水平通孔而一端位于壳体内并与第二齿轮啮合，且另一端位于壳体外，用于与被测隧道岩壁接触连接，隧道净空收敛导致岩壁推动水平齿条移动，通过同轴齿轮带动竖直齿条同步移动。

进一步地，在本实用新型的水准仪测量隧道净空收敛的装置中，壳体内设置有水平的固定杆，水平转动轴套设在所述固定杆并可绕着固定杆进行转动。

进一步地，在本实用新型的水准仪测量隧道净空收敛的装置中，壳体内具有一竖直滑槽，垂直齿条的另一条竖直边与竖直滑槽通过多个滑珠抵接，以便于垂直齿条的垂直移动。

进一步地，在本实用新型的水准仪测量隧道净空收敛的装置中，壳体的左右面上相对的设置有所述水平通孔，水平通孔的大小与水平齿条的高度相适应，水平齿条穿过这两个水平通孔而保持水平。

进一步地，在本实用新型的水准仪测量隧道净空收敛的装置中，水平齿条包括一齿条主体以及一插梢，齿条主体的一端开设有一水平孔洞，齿条主体在所述水平孔洞的孔壁上开设有多个限位通孔，这些限位通孔排列成一行；插梢的一端的形状大小与所述水平孔洞相适应，且插梢的所述一端上设置有多个限位槽，限位螺钉依次穿过所述限位通孔和限位槽将所述插梢可拆卸地固定在齿条主体上。

进一步地，在本实用新型的水准仪测量隧道净空收敛的装置中，还包括一水平设置的螺旋，螺旋上套设有两个竖直的固定片，垂直齿条在竖直方向上穿过所述固定片之间的空间而位于两个固定片之间，一个固定片固定不动，另一个固定在螺旋上可随着螺旋的转动而沿着螺旋的轴向移动。

进一步地，在本实用新型的水准仪测量隧道净空收敛的装置中，第一齿轮和第二齿轮的形状和大小相同。

实施本实用新型的水准仪测量隧道净空收敛的装置的测量方法，具有以下有益效果：水准仪价格相对便宜，测量精度达到亚毫米级，测量速度快，自由设站可以克服复杂的工作环境。水准仪自由设站解决灰尘大、障碍物遮挡等不利条件，加快了测量速度、扶尺人员严格调整水准尺气泡可减少风振误差，通过测量点与水准控制点间的高差得到每个测量点水平水平方向上的绝对位移。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型的水准仪测量隧道净空收敛的装置的正面透视示意图；

图2是本实用新型的水准仪测量隧道净空收敛的装置的侧面透示意视图；

图3是本实用新型的水平齿条示意图；

图4是本实用新型的垂直齿条与滑槽的示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

参考图1以及图2，本实用新型的一种水准仪测量隧道净空收敛的装置，包含壳体、垂直齿条1以及水平齿条6，壳体内固定有同轴齿轮4，同轴齿轮4包含一水平转动轴以及固定在水平转动轴上的第一齿轮2和第二齿轮3，水平转动轴沿着左右方向水平设置并可沿着前后方向(沿着纸面由内向外或者由外向内)转动。在本实施中，壳体内设置有水平的固定杆5，水平转动轴套设在所述固定杆5并可绕着固定杆5进行前后方向地转动。

垂直齿条1的一垂直边上具有齿，垂直齿条1竖直设置且与第一齿轮2啮合；壳体上具有水平通孔11，水平齿条6水平设置且一水平边上具有齿，水平齿条6穿所述水平通孔11而一端位于壳体内并与第二齿轮3啮合，且另一端位于壳体外，用于与被测隧道岩壁接触连接，隧道净空收敛导致岩壁推动水平齿条6移动，通过同轴齿轮带动竖直齿条1同步移动。参考图4，在本实施例中，壳体内具有一竖直滑槽9，垂直齿条1的另一条竖直边与竖直滑槽9通过多个滑珠91抵接，以便于垂直齿条1的垂直移动，其中滑珠91嵌入在滑槽内，可在滑槽内自由转动，垂直齿条1顶端是圆球状，与水准尺底面平面有唯一接触点。壳体的左右面上相对的设置有所述水平通孔11，水平通孔11的大小与水平齿条6的高度相适应，水平齿条6穿过这两个水平通孔而保持水平。进一步地，水准仪测量隧道净空收敛的装置还包括一水平设置的螺旋8，螺旋8上套设有两个竖直的固定片7(图中仅表示出一个标号)，垂直齿条1在竖直方向上穿过所述固定片7之间的空间而位于两个固定片7之间，一个固定片(左侧)固定不动，另一个(右侧)固定在螺旋8上可随着螺旋8的转动而沿着螺旋8的轴向移动，固定片7内部为金属，外部是塑料。旋动螺旋8时带动固定片7从侧面压紧(或松开)垂直齿条1，类似于三脚架螺旋，固定片7从侧面压紧垂直齿条1能够增加摩擦力，从而增加同轴齿轮4在竖直方向上的承重，避免水准尺在垂直齿条1顶端时，压坏同轴齿轮4。

参考图3，水平齿条6包括一齿条主体61以及一插梢62，插梢62为不锈钢制成，齿条主体61的右端开设有一水平孔洞63，在齿条主体61的孔壁上开设有多个限位通孔64，限位通孔64水平设置，这些排列成一行；插梢62的左端的形状大小与所述水平孔洞63相适应，且插梢62的所述一端上设置有多个限位槽62，限位螺钉依次穿过所述限位通孔64和限位槽65将所述插梢62可拆卸地固定在齿条主体61上。如此，能够改变长度或更换水平齿条，以适应现场情况

本实用新型还提供了一种水准仪测量隧道净空收敛的装置的测量方法，用于上述的水准仪测量隧道净空收敛的装置中，包含如下步骤：

(1)将所述装置竖直埋于地面，埋藏深度不高于所述水平通孔所在位置；

(2)将水平齿条6的所述另一端固定于隧道的围岩壁内，隧道净空收敛导致岩壁推动水平齿条6移动，通过同轴齿轮带动竖直齿条1同步移动；

(3)通过水准仪测量竖直齿条的上下移动距离，以得出隧道收敛大小。

在本实施例中第一齿轮2和第二齿轮3的形状和大小相同。当围岩发生水平位移，水平齿条6将带动第二动齿轮3，第一齿轮2同步转动，进而使垂直齿条上升(或下降)同样的位移量。

在本实用新型的另一实施例中，第一齿轮2和第二齿轮3的形状和大小不相同；已知第一齿轮2的直径/第二齿轮3的直径＝k时(k不等于1)，围岩实际的水平收敛量等于测得水平收敛量的k倍。

进一步地，在本实用新型的水准仪测量隧道净空收敛的测量方法中，测量时采用线路测量方法：起止点均为水准控制点，沿线路一次性测量所有所述装置的竖直齿条的高程，对测量结果进行平差，与往期高程比较，得出隧道各处的收敛大小。如此可以得到水平收敛量L_ni＝h_ni-h_n1，其中，n表示测量装置的序号，i表示第i次测量，1表示第一次测量，h_ni表示第n个装置第i期测量的高程。利用转点或标记水准尺的方法，使每次放在装置上的水准尺相同，以消除水准尺零点差。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (7)

1.一种水准仪测量隧道净空收敛的装置，其特征在于，包含壳体、垂直齿条以及水平齿条，壳体内设有同轴齿轮，同轴齿轮包含一水平转动轴以及固定在水平转动轴上的第一齿轮和第二齿轮，水平转动轴沿着左右方向水平设置并可转动；

垂直齿条的一垂直边上具有齿，垂直齿条竖直设置且与第一齿轮啮合；壳体上具有水平通孔，水平齿条水平设置且一水平边上具有齿，水平齿条穿所述水平通孔而一端位于壳体内并与第二齿轮啮合，且另一端位于壳体外，用于与被测隧道岩壁接触连接，隧道净空收敛导致岩壁推动水平齿条移动，通过同轴齿轮带动竖直齿条同步移动。

2.根据权利要求1所述的水准仪测量隧道净空收敛的装置，其特征在于，壳体内设置有水平的固定杆，水平转动轴套设在所述固定杆并可绕着固定杆转动。

3.根据权利要求1所述的水准仪测量隧道净空收敛的装置，其特征在于，壳体内具有一竖直滑槽，垂直齿条的另一条竖直边与竖直滑槽通过多个滑珠抵接，以便于垂直齿条的垂直移动。

4.根据权利要求1所述的水准仪测量隧道净空收敛的装置，其特征在于，壳体的左右面上相对的设置有所述水平通孔，水平通孔的大小与水平齿条的高度相适应，水平齿条穿过这两个水平通孔而保持水平。

5.根据权利要求1所述的水准仪测量隧道净空收敛的装置，其特征在于，水平齿条包括一齿条主体以及一插梢，齿条主体的一端开设有一水平孔洞，齿条主体在所述水平孔洞的孔壁上开设有多个限位通孔，这些限位通孔排列成一行；插梢的一端的形状大小与所述水平孔洞相适应，且插梢的所述一端上设置有多个限位槽，限位螺钉依次穿过所述限位通孔和限位槽将所述插梢可拆卸地固定在齿条主体上。

6.根据权利要求1所述的水准仪测量隧道净空收敛的装置，其特征在于，还包括一水平设置的螺旋，螺旋上套设有两个竖直的固定片，垂直齿条在竖直方向上穿过所述固定片之间的空间而位于两个固定片之间，一个固定片固定不动，另一个固定在螺旋上可随着螺旋的转动而沿着螺旋的轴向移动。

7.根据权利要求1所述的水准仪测量隧道净空收敛的装置，其特征在于，第一齿轮和第二齿轮的形状和大小相同。