CN218238699U - 一种隧道围岩变形测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种隧道围岩变形测量装置，包括测量杆、传力杆、以及位移测量器；位移测量器的测量杆的一端用于连接围岩松动圈，测量杆的另一端铰接于传力杆的一端，传力杆的另一端铰接于位移输入板的一端，位移输入板的另一端伸入壳体内并滑动安装，位移输入板的齿牙通过位移放大齿轮组件和输出齿轮啮合；指示盘安装于壳体的表面，指示盘上设置有刻度，位移指针的转轴穿过指示盘中心的孔后连接于输出齿轮的转轴；传动齿轮和输出齿轮啮合，电位器的输入轴连接于传动齿轮的转轴，电位器的转接口设置于壳体的侧壁上。本申请解决了现有技术中用于测量围岩变形的电子设备受干扰或者出现故障时，隧道围岩变形测量的进行受到影响的问题。

Description

一种隧道围岩变形测量装置

技术领域

本申请属于线性尺寸的计量技术领域，具体涉及一种隧道围岩变形测量装置。

背景技术

隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道的结构包括主体建筑物和附属设备两部分。主体建筑物由洞身和洞门组成，附属设备包括避车洞、消防设施、应急通讯和防排水设施，长的隧道还有专门的通风和照明设备。在隧道施工过程中, 围岩因受到扰动而产生应力重新分布，这将使应力状态由三维转变为近似二维，且围岩强度随之下降。当岩体围岩强度低于重新分布应力值时将被破坏，进而逐步形成一个松弛破碎带，该松弛破碎带称为围岩松动圈。松弛破碎带内岩体处于屈服状态，若局部围岩应力大于岩体强度，围岩将被破坏，对隧道初支结构及稳定性带来安全风险。围岩松动圈是随着隧道施工的进行而不断变化的，最终达到稳定状态。工程设计中，很难准确确定围岩松动圈的厚度，也无法根据预先给定的松动圈厚度进行支护结构设计。因此，在施工中要进行围岩松动圈变形测量，以利于隧道初支结构的调整和围岩稳定性的评估。现有的测试方式主要分为单次变形测量方式，例如声波测试法、地质雷达测试法和多点位移计测量法，还有采用电子设备进行长期连续测量的方式，当现场电子设备受干扰或者出现故障时，隧道围岩变形测量的进行受到了影响，从而影响了隧道的正常施工。

实用新型内容

本申请实施例通过提供一种隧道围岩变形测量装置，解决了现有技术中用于测量围岩变形的电子设备受干扰或者出现故障时，隧道围岩变形测量的进行受到影响的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种隧道围岩变形测量装置，包括测量杆、传力杆、以及位移测量器；

所述位移测量器包括壳体、位移输入板、指示盘、位移指针、以及均设置于所述壳体内的位移放大齿轮组件、输出齿轮、传动齿轮和电位器；

所述测量杆的一端用于连接围岩松动圈，所述测量杆的另一端铰接于所述传力杆的一端，所述传力杆的另一端铰接于所述位移输入板的一端，所述位移输入板的另一端伸入所述壳体内并滑动安装，所述位移输入板的侧壁设置有齿牙，所述齿牙通过所述位移放大齿轮组件和所述输出齿轮啮合；

所述指示盘安装于所述壳体的表面，所述指示盘上设置有刻度，所述位移指针的转轴穿过所述指示盘中心的孔后连接于所述输出齿轮的转轴；所述传动齿轮和所述输出齿轮啮合，所述电位器的输入轴连接于所述传动齿轮的转轴，所述电位器的数据信号输出端通过传输线连接于转接口，所述转接口设置于所述壳体的侧壁上。

在一种可能的实现方式中，还包括紧固组件，所述紧固组件包括环体、支架、以及多个紧固螺柱；

所述环体套装于所述壳体上，所述壳体通过支架连接于所述环体的内侧壁，所述多个紧固螺柱均布于所述环体的周向，所述紧固螺柱的端部旋入所述环体上的螺纹孔。

在一种可能的实现方式中，所述位移输入板上设置有长条孔，所述长条孔沿所述位移输入板的长度方向布置，所述壳体内安装有限位块，所述限位块卡接于所述长条孔内。

在一种可能的实现方式中，所述位移放大齿轮组件包括第一齿轮组和第二齿轮组；

所述第一齿轮组和所述第二齿轮组的结构相同，所述第一齿轮组和所述第二齿轮组均包括同轴连接的大齿轮和小齿轮，所述大齿轮的半径大于所述小齿轮的半径；

所述第一齿轮组的小齿轮和所述位移输入板的齿牙啮合，所述第一齿轮组的大齿轮和所述第二齿轮组的小齿轮啮合，所述第二齿轮组的大齿轮和所述输出齿轮啮合。

在一种可能的实现方式中，所述指示盘的环面上设置有环槽，所述环槽的圆心和所述指示盘的圆心重合；

所述环槽上设置有两个极限位置指针，所述极限位置指针的下部卡接于所述环槽内；

所述位移指针的下部设置有推板，所述推板的下端伸入所述环槽内，两个所述极限位置指针分别位于所述推板的两侧，所述推板的侧壁用于与所述极限位置指针相配合。

本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本实用新型实施例提供了一种隧道围岩变形测量装置，该装置在使用时，在隧道内打出钻孔，使钻孔的底部延伸至围岩松动圈，然后在钻孔的底部打出安装孔，将测量杆的端部安装于安装孔内，然后利用锚固剂将测量杆的端部和围岩松动圈锚固在一起。再将壳体固定安装于钻孔的孔口处，从而便于工作人员观察指示盘的刻度。该装置工作时，围岩松动圈变形并带动测量杆移动，测量杆通过传力杆带动位移输入板移动，位移输入板移动时通过位移放大齿轮组件带动输出齿轮转动，输出齿轮转动时带动指针转动，指针转动后指向指示盘上的某一刻度，该刻度即为围岩松动圈变形量。工作人员还可将数据线连接转接口，通过电位器采集输出齿轮的转动量，进而获得围岩松动圈的变形量。因此本实用新型能够通过电位器实现长期连续测量的方式，当现场电子设备受干扰或者出现故障时，工作人员可通过指示盘上的刻度读取围岩松动圈的变形量，从而保证隧道围岩变形的顺利测量，进而保证隧道的正常施工。该装置结构简单，设置合理，测量结果精确，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的隧道围岩变形测量装置的使用状态示意图。

图2为图1的A处放大图。

图3为本实用新型实施例提供的位移测量器的结构示意图。

图4为本实用新型实施例提供的位移指针和极限位置指针的安装示意图。

图5为本实用新型实施例提供的位移放大齿轮组件、输出齿轮和传动齿轮的安装示意图。

附图标记：1-测量杆；2-传力杆；3-位移测量器；4-壳体；5-位移输入板；51-长条孔；6-指示盘；61-环槽；7-位移指针；8-位移放大齿轮组件；81-第一齿轮组；82-第二齿轮组；9-输出齿轮；10-传动齿轮；11-电位器；12-围岩松动圈；13-转接口；14-环体；15-紧固螺柱；16-限位块；17-极限位置指针；18-推板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型实施例和简化描述，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实用新型的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

如图1至图5所示，本实用新型实施例提供的隧道围岩变形测量装置，包括测量杆1、传力杆2、以及位移测量器3。

位移测量器3包括壳体4、位移输入板5、指示盘6、位移指针7、以及均设置于壳体4内的位移放大齿轮组件8、输出齿轮9、传动齿轮10和电位器11。

测量杆1的一端用于连接围岩松动圈12，测量杆1的另一端铰接于传力杆2的一端，传力杆2的另一端铰接于位移输入板5的一端，位移输入板5的另一端伸入壳体4内并滑动安装，位移输入板5的侧壁设置有齿牙，齿牙通过位移放大齿轮组件8和输出齿轮9啮合。

指示盘6安装于壳体4的表面，指示盘6上设置有刻度，位移指针7的转轴穿过指示盘6中心的孔后连接于输出齿轮9的转轴。传动齿轮10和输出齿轮9啮合，电位器11的输入轴连接于传动齿轮10的转轴，电位器11的数据信号输出端通过传输线连接于转接口13，转接口13设置于壳体4的侧壁上。

需要说明的是，传力杆2的两端分别球铰于测量杆1和位移输入板5，使得测量杆1受到其他方向微小的力时，不影响位移输入板5的正常移动，避免了传力杆2与测量杆1和位移输入板5固定连接，导致传力杆2可能变形或者使测量结果不精确的问题。

位移放大齿轮组件8能够将位移输入板5较小的位移转换为输出齿轮9较多的转动量，进而便于通过指示盘6准确读取变形量。初始状态时，指示盘6的位移指针7指向零刻度，位移输入板5向壳体4内移动时，指针顺时针转动，位移输入板5向壳体4外移动时，指针逆时针转动，即指针转动方向代表了围岩松动圈12变形的方向。指示盘6的最大量程即为指示盘6180度的位置，因此通过设置合适规格的位移放大齿轮组件8，保证指示盘6符合实际测量需求。

该装置使用时，在隧道内打出钻孔，使钻孔的底部延伸至围岩松动圈12，然后在钻孔的底部打出安装孔，将测量杆1的端部安装于安装孔内，然后利用锚固剂将测量杆1的端部和围岩松动圈12锚固在一起。再将壳体4固定安装于钻孔的孔口处，从而便于工作人员观察指示盘6的刻度。该装置工作时，围岩松动圈12变形并带动测量杆1移动，测量杆1通过传力杆2带动位移输入板5移动，位移输入板5移动时通过位移放大齿轮组件8带动输出齿轮9转动，输出齿轮9转动时带动指针转动，指针转动后指向指示盘6上的某一刻度，该刻度即为围岩松动圈12变形量。工作人员还可将数据线连接转接口13，通过电位器11采集输出齿轮9的转动量，进而获得围岩松动圈12的变形量。因此本实用新型能够通过电位器11实现长期连续测量的方式，当现场电子设备受干扰或者出现故障时，工作人员可通过指示盘6上的刻度读取围岩松动圈12的变形量，从而保证隧道围岩变形的顺利测量，进而保证隧道的正常施工。该装置结构简单，设置合理，测量结果精确，实用性强。

本实施例中，还包括紧固组件，紧固组件包括环体14、支架、以及多个紧固螺柱15。

环体14套装于壳体4上，壳体4通过支架连接于环体14的内侧壁，多个紧固螺柱15均布于环体14的周向，紧固螺柱15的端部旋入环体14上的螺纹孔。

需要说明的是，将壳体4固定安装于钻孔的孔口处时，先在钻孔的孔壁打出固定孔，将环体14放入钻孔内，旋转紧固螺柱15，使紧固螺柱15端部伸入固定孔内，拧紧之后通过锚固剂固定。然后将壳体4通过支架安装于环体14内，进而实现壳体4的固定安装。

本实施例中，位移输入板5上设置有长条孔51，长条孔51沿位移输入板5的长度方向布置，壳体4内安装有限位块16，限位块16卡接于长条孔51内。

需要说明的是，限位块16起到了限制位移输入板5移动方向的目的，从而保证位移输入板5为直线运动，并且起到了限制位移输入板5移动范围的目的。

本实施例中，位移放大齿轮组件8包括第一齿轮组81和第二齿轮组82。

第一齿轮组81和第二齿轮组82的结构相同，第一齿轮组81和第二齿轮组82均包括同轴连接的大齿轮和小齿轮，大齿轮的半径大于小齿轮的半径。

第一齿轮组81的小齿轮和位移输入板5的齿牙啮合，第一齿轮组81的大齿轮和第二齿轮组82的小齿轮啮合，第二齿轮组82的大齿轮和输出齿轮9啮合。

需要说明的是，位移放大齿轮组件8的结构能够实现将位移输入板5较小的位移转换为输出齿轮9较多的转动量的目的。第一齿轮组81和第二齿轮组82交错布置，从而便于安装，第一齿轮组81和第二齿轮组82的转轴连接于壳体4内的底壁和顶壁。

本实施例中，指示盘6的环面上设置有环槽61，环槽61的圆心和指示盘6的圆心重合。

环槽61上设置有两个极限位置指针17，极限位置指针17的下部卡接于环槽61内。

位移指针7的下部设置有推板18，推板18的下端伸入环槽61内，两个极限位置指针17分别位于推板18的两侧，推板18的侧壁用于与极限位置指针17相配合。

需要说明的是，如图4所示，极限位置指针17相对位移指针7更靠近指示盘6的表面，两个极限位置指针17分别用于指示围岩松动圈12变形的两个方向，当位移指针7移动后，位移指针7的推板18推动极限位置指针17移动，该极限位置指针17指向位移指针7相同的刻度。当位移指针7反方向转动时，不会带动该极限位置指针17移动，即极限位置指针17指向了围岩松动圈12最大变形的刻度处，从而便于工作人员观察围岩松动圈12最大的变形量。

本实施例中，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

Claims (5)

1.一种隧道围岩变形测量装置，其特征在于：包括测量杆（1）、传力杆（2）、以及位移测量器（3）；

所述位移测量器（3）包括壳体（4）、位移输入板（5）、指示盘（6）、位移指针（7）、以及均设置于所述壳体（4）内的位移放大齿轮组件（8）、输出齿轮（9）、传动齿轮（10）和电位器（11）；

所述测量杆（1）的一端用于连接围岩松动圈（12），所述测量杆（1）的另一端铰接于所述传力杆（2）的一端，所述传力杆（2）的另一端铰接于所述位移输入板（5）的一端，所述位移输入板（5）的另一端伸入所述壳体（4）内并滑动安装，所述位移输入板（5）的侧壁设置有齿牙，所述齿牙通过所述位移放大齿轮组件（8）和所述输出齿轮（9）啮合；

所述指示盘（6）安装于所述壳体（4）的表面，所述指示盘（6）上设置有刻度，所述位移指针（7）的转轴穿过所述指示盘（6）中心的孔后连接于所述输出齿轮（9）的转轴；所述传动齿轮（10）和所述输出齿轮（9）啮合，所述电位器（11）的输入轴连接于所述传动齿轮（10）的转轴，所述电位器（11）的数据信号输出端通过传输线连接于转接口（13），所述转接口（13）设置于所述壳体（4）的侧壁上。

2.根据权利要求1所述的隧道围岩变形测量装置，其特征在于：还包括紧固组件，所述紧固组件包括环体（14）、支架、以及多个紧固螺柱（15）；

所述环体（14）套装于所述壳体（4）上，所述壳体（4）通过支架连接于所述环体（14）的内侧壁，所述多个紧固螺柱（15）均布于所述环体（14）的周向，所述紧固螺柱（15）的端部旋入所述环体（14）上的螺纹孔。

3.根据权利要求1所述的隧道围岩变形测量装置，其特征在于：所述位移输入板（5）上设置有长条孔（51），所述长条孔（51）沿所述位移输入板（5）的长度方向布置，所述壳体（4）内安装有限位块（16），所述限位块（16）卡接于所述长条孔（51）内。

4.根据权利要求1所述的隧道围岩变形测量装置，其特征在于：所述位移放大齿轮组件（8）包括第一齿轮组（81）和第二齿轮组（82）；

所述第一齿轮组（81）和所述第二齿轮组（82）的结构相同，所述第一齿轮组（81）和所述第二齿轮组（82）均包括同轴连接的大齿轮和小齿轮，所述大齿轮的半径大于所述小齿轮的半径；

所述第一齿轮组（81）的小齿轮和所述位移输入板（5）的齿牙啮合，所述第一齿轮组（81）的大齿轮和所述第二齿轮组（82）的小齿轮啮合，所述第二齿轮组（82）的大齿轮和所述输出齿轮（9）啮合。

5.根据权利要求1所述的隧道围岩变形测量装置，其特征在于：所述指示盘（6）的环面上设置有环槽（61），所述环槽（61）的圆心和所述指示盘（6）的圆心重合；

所述环槽（61）上设置有两个极限位置指针（17），所述极限位置指针（17）的下部卡接于所述环槽（61）内；

所述位移指针（7）的下部设置有推板（18），所述推板（18）的下端伸入所述环槽（61）内，两个所述极限位置指针（17）分别位于所述推板（18）的两侧，所述推板（18）的侧壁用于与所述极限位置指针（17）相配合。

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