專利名稱：套管式鉆孔多點引伸計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測量裝置，尤其是用于隧道圍巖松動變形測量的套 管式鉆孔多點引伸計。
背景技術(shù)：
隧道的監(jiān)測在隧道工程中占有重要的位置，隧道的監(jiān)控量測就是在隧道 開挖過程中，使用各種儀器設(shè)備和量測器材，對隧道的各種位移，應(yīng)力等等 進行量測。隧道由于其自身的特殊性，其現(xiàn)場監(jiān)測具有特殊的重要作用，其 重要性猶如對鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)所進行的靜力計算-一樣。隧道在開挖后， 洞周圍巖原始應(yīng)力場遭到破壞，其所處的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，打破了開挖前 的應(yīng)力平衡狀態(tài)，圍巖會通過變形和應(yīng)力的調(diào)整來達到一個新的平衡。這個 調(diào)整是-一個動態(tài)的過程，因此圍巖的變形也是一個動態(tài)過程，圍巖內(nèi)部各點 的位移是圍巖變形的動態(tài)表現(xiàn)，它能反映圍巖內(nèi)部的松弛程度和松弛范圍的 大小，也是判斷圍巖穩(wěn)定性的一個重要參數(shù)指標，通過圍巖變形動態(tài)信息來 掌握圍巖的變形趨勢，即由量測獲得位移一時間曲線，對各時刻的總位移量、 位移速度以及位移加速度的變化趨勢加以分析，從而把握圍巖的變形狀況。 一般來說，自洞壁向圍巖深部變形逐漸減小，隨著時間的增加，變形逐漸趨 向穩(wěn)定。因此，可對洞周圍巖不同深度處的徑向位移進行跟蹤監(jiān)測，尋找不 同深度位移突變的位置，確定同一深度位移趨向穩(wěn)定的時間，即可預報圍巖 大變形，確定適當?shù)闹ёo時間。
隧道施工本身具有一定的復雜性，其變形監(jiān)測目前還沒有非常完善的儀 器，其自身的特點對隧道的監(jiān)測儀器也有一定的要求，概括起來有以下幾點 1、設(shè)備精度要求高；2、自動化程度要求高；3、環(huán)境適應(yīng)性強；4、操作性 強。隧道圍巖松動變形的測量目前主要有兩大類方法， 一類是只測量洞壁離 面位移的方法，該方法只能測到洞壁表面的收縮量，多數(shù)采用收斂計測量； 另 一類是采用鉆孔多點位移計對不同深度的位移進行測量。
多點位移計是用于測量巖體深部不同部位的相對位移，或相對于某--基 準點的絕對位移，多點位移值是由量測結(jié)果直接得到的，由于淺部測點疊加了深部測點的位移，因而使得量測值不能直觀地反映圍巖深部各點的位移情 況。圍巖越深，其絕對位移應(yīng)越小，所以當鉆孔較深時可以近似地認為孔底 測點的位移為零或者可以忽略不計。這樣，采用相對位移值，比直接量測值 更能直觀地反映圍巖深部各點的位移情況。其基本原理是沿洞壁向圍巖深 部的不同方位(一般沿洞壁法線方向)鉆孔，用多點位移計埋設(shè)于鉆孔內(nèi)， 形成一系列測點。通過測點引出的鋼絲或金屬導桿將測點巖石的位移傳遞到 鉆孔孔口，觀測由錨固點到孔口的相對位移，從而計算出錨固測點沿鉆孔軸 線方向的位移分布，可使用電測法或機械表量測法等進行量測。多點位移計 的埋設(shè)方式可分為開挖前的預埋和開挖過程中的現(xiàn)埋，預埋的多點位移計至 少要在開挖到觀測斷面之前相當于兩倍洞室斷面最大特征尺寸的距離時就 已埋沒完畢，并開始測取初讀數(shù)。現(xiàn)埋則儀器要盡量靠近掌子面，因為開挖 開始之后，圍巖會迅速發(fā)生應(yīng)力的釋放，變形也會迅速產(chǎn)生，同一鉆孔中的 錨固測點應(yīng)多布置在位移梯度較大的范圍內(nèi)。多點位移計測量的結(jié)果可包 括各測點位移與時間的關(guān)系，各測點位移與開挖進尺之間的關(guān)系，鉆孔內(nèi) 沿軸線方位的位移變化與分布狀況，這種分布形式的實測資料對選擇位移反 分析模型很有幫助和意義。
多點位移計有傳感器式和機械式兩類。傳感器式成本高、穩(wěn)定性差，不 能用于長期監(jiān)測和大量使用。機械式主要采用桿式多點位移計，其主要缺陷 在于兩個方面(1)采用全孔粘固，各深度的位移有時會相互干擾，使測量 結(jié)果失真，這種全孔灌漿接觸對變形的影響非常顯著，特別是在軟弱巖體中。 通常采用全長灌漿時，對所測的數(shù)據(jù)進行分析時都要充分考慮到砂漿對圍巖 的加固作用，在軟巖中更是不可忽視，但是這種加固作用到底有多大的影響， 目前只能依靠經(jīng)驗來進行判斷。(2)桿式多點位移計的原材料和加工成本比 較高，因此應(yīng)用成本較高，不利于推廣使用。
實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠準確的對多個不同深 度的位移進行測量的套管式鉆孔多點引伸計。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是套管式鉆孔多點弓I伸 計，其特征是包括引伸桿和空套在引伸桿上的至少一層引伸管，逐層套裝 的引伸管的數(shù)量根據(jù)不同深度的測量點數(shù)量確定；引伸桿和引伸管伸入測量 孔的一端闔定有粘固藥包，引伸桿和逐層套裝的引伸管卜.的粘固藥包沿監(jiān)測孔的底部至孔口順序間隔排列，各個粘固藥包的軸向位置與測量孔內(nèi)各個測 點的位置相對應(yīng)，引伸桿和引伸管的另一端延伸至測量孔的孔口，孔口處固 定安裝有測頭，測頭的周邊與引伸桿間隔有距離，使其測頭不與引伸桿接觸， 測頭的外端部設(shè)置有與引伸桿的端部管壁的位置對應(yīng)的插孔。
為了便于更好的確定粘固藥包的位置，引伸桿和引伸管伸入測量孔的一 側(cè)固定設(shè)置有的固定卡盤，固定卡盤的外徑略小于測量孔的孔徑，使其方便 的進入測量孔而不發(fā)生干涉，粘固藥包設(shè)置在固定卡盤處。
為了方便安裝，便于在送入引伸桿或引伸管到達所需位置后便于粘固藥 包與測量孔的孔壁的粘接固定，防止在妄裝的時候粘固藥包的位置發(fā)生移 動，在引伸桿和引伸管上空套有外徑略小于測量孔的孔徑的活動卡盤，固定 卡盤與活動卡盤之間形成安裝粘固藥包的空間。通過外力沿軸向推壓活動卡 盤，粘固藥包被擠壓后可以方便準確的固定在測量孔的孔壁上。
為了更加方便安裝，固定卡盤設(shè)置在引伸桿和引伸管的端部，相鄰的粘 固藥包之間設(shè)置有頂管，頂管空套在相應(yīng)的引伸桿或引伸管上，頂管的兩端 分別與相鄰的粘固藥包的固定卡盤和活動卡盤接觸。
本實用新型的有益效果是采用上述技術(shù)方案后，可以保證錨固的藥包 只作用在需要固定的部位，引伸桿和各引伸管通過粘固藥包與巖體形成較小 面積的牢固接觸，這種分段粘固的方式，使隧道圍巖各深度的松動位移被完 全獨立的測量下來，測量的結(jié)果準確、可靠，減小了實驗儀器本身對巖體位 移結(jié)果的影響，并且將多個不同深度的位移監(jiān)測集中到一個鉆孔中進行，極 大的簡化了現(xiàn)場操作的復雜性，直接測量到的圍巖變形，使得測量更加準確。 具有環(huán)境適應(yīng)性好、操作簡單、測量精度高、成本低、 一般人員稍經(jīng)指導就 可以進行操作的特點。在施工條件比較惡劣的隧道環(huán)境中，可以節(jié)省時間和 工作量，容易得到施工單位的配合。儀器的保護也非常容易，外面加一個小 的保護蓋，面積非常小，不容易被破壞，尤其適合于在現(xiàn)有的隧道圍巖松動 變形測量中推廣使用。

圖1是本實用新型的安裝結(jié)構(gòu)的水平方向剖視示意圖。
圖中標記為測頭l、引伸管2、引伸桿3、固定卡盤4、活動卡t5、 頂管6、插孔IO、粘固藥包ll、測量孔20、底部21、孔口22。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
如圖1所示，本實用新型的套管式鉆孔多點引伸計，包括引伸桿3和空
套在引伸桿3上的至少 -層引伸管2，引伸桿3和引伸管2作為將測量孔20 中相應(yīng)深度的變形量傳遞到孔口 22處進行測量的傳遞桿，引伸管2空套在 引伸桿3上可以使其沿軸向的移動不受引伸桿3的影響；同樣的道理，多層 引伸管2之間也是相互空套的，即大直徑的引伸管2空套在小直徑的引伸管 2上，使其相互之間的軸向移動不受影響。引伸桿3的長度與測量孔20的深 度相適配，引伸桿3和引伸管2伸入測量孔20的一端固定有粘固藥包11， 粘固藥包11可采用巖石錨固工程中慣常采用的錨固劑(錨固藥包)。引伸桿 3和逐層套裝的引伸管2上的粘固藥包11沿監(jiān)測孔20的底部21至孔口 22 順序間隔排列，安裝時使其各個粘固藥包11的軸向位置與測量孔20內(nèi)各個 測點的位置相對應(yīng)。引伸桿3和引伸管2的另一端延伸至測量孔20的孔口 22，便于安裝完畢后通過對引伸桿3和引伸管2端部的測量，來實現(xiàn)對隧道 圍巖內(nèi)不同深度的松動變形量的測量?？卓?2處粘固安裝有測頭1，測頭l 的周邊與引伸桿3間隔有距離，可防止測頭1與引伸桿2之間的接觸帶來的 干涉，提高其測量精度。測頭1的外端部設(shè)置有與引伸桿3的端部管壁的位 置對應(yīng)的插孔10，通過插孔10對引伸桿3和引伸管2端部進行測量，可以 保證每次測量都是在同一個位置進行，保證了測量的精度。測量可采用電子 百分表等進行，通過測引伸桿3和引伸管2的頂端的伸縮來測讀圍巖的位移。 測頭1的最外面可以用一個不銹鋼質(zhì)蓋將整個測試裝置封閉起來，用以 保護測頭l。
為了保證在安裝時將粘固藥包ll固定在測量孔20中的準確位置，在引 伸桿3和引伸管2伸入測量孔20的一側(cè)固定設(shè)置有固定卡盤4，固定卡盤4 的外徑略小于測量孔20的孔徑，粘固藥包11設(shè)置在固定卡盤4處。固定卡 盤4起到定位粘固藥包11的位置的作用，安裝時，用外力抵推粘固藥包ll 讓其與固定卡盤4貼緊即可。
為了方便安裝，引伸桿3和引伸管2上空套有外徑略小于測量孔20的 孔徑的活動卡盤5，活動卡盤5也是空套在相應(yīng)的引伸桿3或引伸管2上， 固定卡盤4與活動卡盤5之間形成安裝粘固藥包11的空間。安裝時，用外 力抵推活動卡盤5即可將粘固藥包11適量的擠向測量孔20的內(nèi)壁上，使其 很好的粘固在測量孔20的內(nèi)壁上。為了減少安裝工序，更好的方便安裝，可將固定卡盤4固定在引伸桿3
和引伸管2的端部，相鄰的粘固藥包11之間設(shè)置有頂管6，頂管6空套在相 應(yīng)的引伸桿3或引伸管2上，頂管6的兩端分別與相鄰的粘固藥包11的固 定卡盤4和活動卡盤5接觸。這樣，在安裝時，后面安裝的引伸管2在裝入 時即可利用其端部的固定卡盤4，推動頂管6擠壓前面安裝的引伸桿3或引 伸管2上的活動卡盤5來擠壓粘固藥包11，使其粘固藥包11與測量孔20 的孔壁的粘接位置準確且固定牢靠。
為了方便測量和方便制作，降低制作成本，引伸桿3和引伸管2伸至測 量孔20的孔口 22的一端基本齊平，引伸桿3和引伸管2的長度與測量孔20 內(nèi)各個測點深度相對應(yīng)。
為了保證測量的準確性，插孔10的孔徑小于對應(yīng)的引伸桿3的直徑和 引伸管2的管壁厚度，這樣在使用百分表等進行測量時可保證不發(fā)生偏移， 從而保證其量測結(jié)果的準確性。
本實用新型的套管式鉆孔多點引伸計，利用隧道洞壁鉆孔中溫度比較穩(wěn) 定的特點，主要原材料采用隧道施工中必須使用的材料，可以極大地降低了 測量成本。引伸桿3可以采用鋼筋制作，引伸管2可采用鋼管制作，頂管6 可采用PVC塑料管制作。
前面所述的空套，是指其引伸管2、引伸桿3的外徑約小于套裝其上的 引伸管2、頂管6的內(nèi)徑，使其套裝其上的引伸管2、頂管6徑向得到一定 的支撐，軸向不受其約束，從而將引伸管2和引伸桿3的各粘接點都與巖體 牢固粘結(jié)，更好的將巖石的深部變形引到外面加以測量。
由上可知，作為傳遞桿的引伸桿3和引伸管2，除了端點與圍巖是牢固 接觸的以外，其他部分在軸向上都是可以小范圍的自由移動的。PVC管制作 的頂管6既可以保證錨固點的位置恰好是設(shè)計深度，又能有效減小傳遞桿與 孔壁的接觸，減小摩擦阻力對測量結(jié)果的影響。
權(quán)利要求1、套管式鉆孔多點引伸計，其特征是包括引伸桿(3)和空套在引伸桿(3)上的至少一層引伸管(2)，引伸桿(3)和引伸管(2)伸入測量孔(20)的一端固定有粘固藥包(11)，引伸桿(3)和逐層套裝的引伸管(2)上的粘固藥包(11)沿監(jiān)測孔(20)的底部(21)至孔口(22)順序間隔排列，各個粘固藥包(11)的軸向位置與測量孔(20)內(nèi)各個測點的位置相對應(yīng)，引伸桿(3)和引伸管(2)的另一端延伸至測量孔(20)的孔口(22)，孔口(22)處固定安裝有測頭(1)，測頭(1)的周邊與引伸桿(3)間隔有距離，測頭(1)的外端部設(shè)置有與引伸桿(3)的端部管壁的位置對應(yīng)的插孔(10)。
2、 如權(quán)利要求1所述的套管式鉆孔多點引伸計，其特征是引伸桿(3) 和引伸管(2)伸入測量孔(20)的一端固定設(shè)置有固定卡盤(4)，固定卡 盤(4)的外徑略小于測量孔(20)的孔徑，粘固藥包(11)設(shè)置在固定卡 盤(4)處。
3、 如權(quán)利要求2所述的套管式鉆孔多點引伸計，其特征是引伸桿(3) 和引伸管(2)上空套有外徑略小于測量孔(20)的孔徑的活動卡盤(5)， 固定卡盤(4)與活動卡盤(5)之間形成安裝粘固藥包(11)的空間。
4、 如權(quán)利要求3所述的套管式鉆孔多點引伸計，其特征是固定卡盤(4) 設(shè)置在引伸桿(3)和引伸管(2)的端部，相鄰的粘固藥包(11)之 間設(shè)置有頂管(6)，頂管(6)空套在相應(yīng)的引伸桿(3)或引伸管(2) i:， 頂管(6)的兩端分別與相鄰的粘固藥包(11)的固定卡盤(4)和活動卡盤(5) 接觸。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任意一項權(quán)利要求所述的套管式鉆孔多點引伸 計，其特征是引伸桿(3)和引伸管(2)伸至測量孔(20)的孔口 (22) 的一端基本齊平，引伸桿(3)和引伸管(2)的長度與測量孔(20)內(nèi)各個 測點深度相對應(yīng)。
6、 如權(quán)利要求3所述的套管式鉆孔多點引伸計，其特征是測頭(O 上的插孔(10)的孔徑小于對應(yīng)的引伸桿(3)的直徑和引伸管(2)的管壁 厚度。
專利摘要本實用新型公開了一種用于隧道圍巖松動變形測量的套管式鉆孔多點引伸計，能夠準確的對多個不同深度的位移進行測量。包括引伸桿和空套在引伸桿上的至少一層引伸管，引伸桿和引伸管伸入測量孔的一端固定有粘固藥包，各個粘固藥包的軸向位置與測量孔內(nèi)各個測點的位置相對應(yīng)；引伸桿和引伸管的另一端延伸至測量孔的孔口，孔口處固定安裝有測頭，測頭的周邊與引伸桿間隔有距離，測頭的外端部設(shè)置有與引伸桿的端部管壁的位置對應(yīng)的插孔。將多個不同深度的位移監(jiān)測集中到一個鉆孔中進行，極大的簡化了現(xiàn)場操作，具有環(huán)境適應(yīng)性好、操作簡單、測量精度高、成本低、一般人員稍經(jīng)指導就可以進行操作的特點，尤其適合于在現(xiàn)有的隧道圍巖松動變形測量中推廣使用。
文檔編號E21D9/00GK201000324SQ200620036478
公開日2008年1月2日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者進 徐, 陳義軍, 亢 馬 申請人:四川大學